Verkehr – Fernmeldewesen
Siegfried Hartmann
Vakuum und Pressluft
Naturwissenschaftlich-Technische Plaudereien • 1908
Voraussichtliche Lesezeit rund 6 Minuten.
Wenn man ein Glas Bier oder Wein ausgetrunken hat, so behauptet man wohl, es sei ›leer‹. Das ist natürlich nicht wahr, denn wenn auch das Getränk verschwunden ist, so hat sich dafür das Glas ganz selbsttätig mit etwas anderem gefüllt: mit Luft. Im täglichen Leben sind wir meist gewohnt, die Luft für nichts zu achten. Von einem Gefäß, einem Raum, die nur mit Luft gefüllt sind, sagen die Menschen von alters her, es ist ›nichts‹ darin. Dass die Luft jedoch kein Nichts ist, davon liefert uns jede Luftbewegung, Wind und Sturm, drastische Beweise. Die Luft ist ein Körper wie irgendetwas, der nur deshalb als solcher in der Regel nicht erkannt wird, weil er die Eigenschaft hat, durchsichtig und leicht durchdringlich zu sein. Als Körper charakterisiert sie auch ihr gar nicht unbedeutendes Gewicht.
Die gewaltige Atmosphäre, die den Erdball umgibt, lastet in Wirklichkeit schwer auf allen Erdenbewohnern, wir empfinden dieses Luftgewicht, diesen Luftdruck nur deshalb nicht lästig, weil wir ihn von Jugend auf gewöhnt sind. Im Gegenteil. Es wäre uns weder zuträglich noch angenehm, wenn ein Teil dieses Druckes von uns genommen würde. In höheren Regionen, auf hohen Bergen, bei Ballonfahrten, wenn eine weniger hohe Luftsäule auf uns lastet, besteht nicht mehr das richtige Gleichgewicht zwischen dem äußeren Druck und unseren inneren Organen, unseren Blutgefäßen usw., die für höheren äußeren Gegendruck berechnet sind. Es treten schädliche Blutungen, Beklemmungen usw. auf, ein ernstliches Hindernis, sich allzu hoch von der Erdoberfläche zu erheben.
Die rechnerisch bestimmte Größe des Luftdruckes nennt man ›eine Atmosphäre‹. Sie entspricht dem Druck, den 1 kg auf eine Fläche von 1 cm² ausübt. Nimm also ein Kilogewicht, lieber Leser, und balanciere es auf einer Fingerspitze, dann empfindest du ungefähr das Maß des Druckes, der ständig auf allem Irdischen lastet.
Wollen wir die Luft mit einem uns bekannten sinnfälligen Körper vergleichen, so bietet sich als bestes Beispiel vielleicht der Kautschuk. Gleich dem Kautschuk ist die Luft in hohem Maße elastisch. Sie lässt sich zusammendrücken, hat jedoch stets das Bestreben, sich auf das frühere Maß wieder auszudehnen, sie lässt sich auseinanderziehen, oder wie man dann sagt, durch Saugvorrichtungen verdünnen, wie man den elastischen Gummifaden auseinanderzieht, und hat auch in diesem Fall das gleich starke Begehren, sich wieder zusammenzuziehen auf das ursprüngliche Maß.
Beide Eigenschaften haben sich Naturwissenschaft und Technik in umfangreichem Maß nutzbar gemacht. Das älteste Pressluftinstrument ist wohl der Blasebalg. Dieser kleine Apparat, der in keiner Schmiede fehlt und früher auch in den Haushaltungen zum Anfachen des Herdfeuers diente, hat sich zu großer Bedeutung aufgeschwungen. Unsere moderne Eisen- und Stahlerzeugung könnte ohne den zum Gebläse vergrößerten Blasebalg nicht arbeiten. Die Zusammenpressung der Luft besorgen hier nicht mehr Lederbälge, sondern riesige ›Kompressoren‹ und Gebläsemaschinen verschiedener Gestaltung. Die Kraft zum Zusammenpressen der Luft liefert nicht mehr Menschenhand, sondern moderne Kraftmaschinen von vielen Hundert Pferdestärken. Der Windstrom wird in den Hochofen oder in die Bessemerbirne eingepresst zu dem Zweck, stärkere und vollständigere Verbrennung (wissenschaftlicher: Oxidation) zu erzielen. Hier befördert die Pressluft also chemische Vorgänge. In vielen anderen Fällen dient sie aber auch zur Verrichtung rein mechanischer Arbeit. Wie man mit gespanntem Dampf Maschinen betreiben kann, ist das Gleiche mit Pressluft möglich. An einer Stelle wird durch eine beliebige Kraftmaschine Luft in einem Kessel zusammengepresst und dann durch Rohrleitungen zu Druckluftmotoren geführt, die sie antreibt.
Die Erfahrung hat freilich gelehrt, dass sich derartige Anlagen in Wirklichkeit nicht so ganz einfach gestalten, wie es in der Theorie erscheint. Sie arbeiten vor allem wenig ökonomisch. Wenn man Luft stark zusammenpresst, zeigt sie durch starke Erwärmung an, dass ihr das absolut nicht behagt. Wenn man sehr rasch und heftig presst, kann man die Luft sogar so stark erhitzen, dass leicht entzündliche Gase entflammt werden. Hierauf beruhen die sogenannten pneumatischen Feuerzeuge, die früher mancherorts praktisch benutzt wurden.
In der Industrie bedient man sich der Druckluft-Kraftübertragung heute fast nur zum Betrieb von Werkzeugen, die zum Nieten oder Verstemmen dienen, und im Kranbetrieb. Der pneumatische Hammer ist weit leistungsfähiger als der von Hand ausgeführte und lässt die Arbeit schneller vorwärtsschreiten. Namentlich auf Schiffswerften und in Brückenbauanstalten, wo Tausende und Abertausende Nieten Tag für Tag hergestellt und sorgfältig verstemmt werden müssen, ist die auf diese weise ersparte Kraft und Zeit sehr beträchtlich. In rhythmisch aufeinanderfolgenden Stößen wird aus dem Handgriff der Hammerkopf herausgeschleudert, das hastige, gleich stark klopfende Geräusch verrät schon von fern die Tätigkeit der Druckluft. Die Aufgabe des Arbeiters ist es lediglich, den in ständiger Bewegung befindlichen Hammerkopf dorthin zu lenken, wo er wirken soll.
Eine Arbeit besonderer Art muss Druckluft bei der Rohrpost leisten, hier bläst sie durch enge Röhren sich dicht an die Wandungen schmiegende Lederkapseln von Postamt zu Postamt. Bei der Eisenbahn verwendet man gleichfalls auf der Lokomotive erzeugte Druckluft zur schnellen und kräftigen Bremsung des ganzen Zuges.
In anderer Weise wird Pressluft bei der Hebung gesunkener Schiffe herangezogen. An sich ist das Verfahren sehr einfach: Ein Taucher geht hinunter und dichtet möglichst große und viele Räume im Inneren des Schiffes luftdicht ab, indem er Türen, Fenster und sonstige Öffnungen verschließt. Dann werden zwei Löcher in die Wand des Raumes gebohrt, eins dicht am Boden und eins möglichst an der Decke. In Letzteres wird das Mundstück eines Schlauches eingeschraubt. Jetzt beginnt eine über Wasser stehende Luftpumpe durch den Schlauch Luft in den Schiffsraum einzupressen und das Wasser durch die andere Öffnung heraus zu zwängen, bis der betreffende Raum wasserleer und nur noch mit Druckluft erfüllt ist. Sind einige Räume auf diese Weise behandelt, so gewinnt das Schiff ganz bedeutend an Auftrieb. Oft kommt es dann von allein wieder an die Oberfläche, in anderen Fällen bedarf es nur noch geringer Hebekräfte, um es seinem nassen Grab wieder zu entreißen. Man sieht, es beruht alles auf Gegenseitigkeit: Das eingeschenkte Wasser verdrängt die Luft aus dem Glas, aber die Luft kann auch, unter dem nötigen Druck eingepresst, das Wasser verdrängen.
Wir sahen oben, dass zusammengepresste Luft imstande ist, Arbeit zu leisten und zu übertragen, und dass sie andere Körper, wie zum Beispiel Wasser, verdrängen kann, sie hat aber noch eine schätzenswerte Eigenschaft: Sie ist sehr elastisch. Fülle den Gummireifen eines Automobils oder eines Fahrrades mit Wasser, und er wird hart wie Holz werden. Von einer federnden Wirkung dürftest du nicht mehr viel spüren, fülle ihn aber mit Pressluft, so wird er zwar äußerlich starr und steif, erhält aber doch die wunderbare Elastizität, die ihn so beliebt, ja unentbehrlich gemacht hat. Man verwendet daher die Luft mit Vorliebe zu Pufferzwecken. Zum Beispiel auch bei selbsttätigen Türschließern. Beim Öffnen der Tür wird durch einen Kolben in einen Zylinder Luft zusammengepresst, beim Loslassen treibt dann die zusammengepresste Luft den Kolben wieder zurück, oder umgekehrt.
Viele der oben erwähnten Arbeiten der Pressluft, zum Beispiel das Betreiben von Maschinen, Betätigung der Rohrpost, der Bremsen usw. können auch durch Saugluft verrichtet werden. Der Unterschied liegt nur darin, dass bei der Verwendung von Pressluft der Druck beliebig hoch gesteigert werden kann, während Saugluft höchstens einen Druck von einer Atmosphäre erreichen lässt: eben den Druck, den die Außenluft auf die Wandungen eines völlig luftleeren Gefäßes ausübt.
Zu Kraftübertragungen verwendet man daher Saugluft meist nicht. Dagegen hat sie sich neuerdings auf einem anderen Feld ganz hervorragend eingeführt: zur Entstaubung von Kleidern, Möbeln, Teppichen usw.
Ferner wurde der Saugluft im Reich der Musik eine Stätte bereitet: Sie ist das treibende Moment in dem Pianola, dem bekannten Klavierspielapparat, und anderen, diesem nachgebauten Konstruktionen. Hier ist es vor allem wieder die der Luft eigene Elastizität, die sie so hervorragend für diesen Zweck geeignet macht, und die im Gegensatz zu den elektromagnetisch betätigten Klavieren jene Weichheit des Anschlages nachzuahmen vermag, die sonst lediglich der spielenden menschlichen Hand eigen ist. Dem Spieler liegt es dann nur ob, durch Treten eines Blasebalges Saugluft zu produzieren und durch Regelung des Vakuums (des Grades der Luftleere) die Stärke des Tones beliebig einzustellen. Die Löcher in den bekannten Notenrollen haben den Zweck, die atmosphärische Außenluft in das luftentleerte Innere des Instrumentes eintreten zu lassen und auf diese Weise durch einen elastischen Luftstoß den Anschlag der betreffenden dem Loch entsprechenden Taste herbeizuführen. Hier fällt also der Saugluft die edle und schöne Aufgabe zu, unsere Ohren von den quälenden Fingerübungen unbegabter Klavierturner zu befreien.
Wenn es auch zweifellos ist, dass Pressluft und Saugluft im wirtschaftlichen Leben nie die Bedeutung erlangen werden, wie sie Dampf, Elektrizität, Gas erreicht haben, so spielen sie doch auf vielen kleineren Gebieten schon jetzt eine große Rolle, eignen sich für viele Zwecke ganz vortrefflich und sind dann kaum durch etwas anderes zu ersetzen. Wir haben also allen Grund, der Natur dankbar zu sein, dass wir nicht im ›Nichts‹, sondern in Luft leben.
Entnommen aus dem Buch:
• Neuerscheinung •
Naturwissenschaft und Technik bilden die Grundpfeiler unserer Kultur. Alles, was das moderne Leben von früheren Epochen der Menschheit in charakteristischer Weise unterscheidet, beruht in letzter Linie auf den Fortschritten des Naturerkennens und der wachsenden Fähigkeit, Kräfte der Natur in den Dienst der Menschen zu zwingen.
Der Ingenieur und technische Publizist Siegfried Hartmann (1875 – 1935) bewegte die größeren Tageszeitungen dazu, regelmäßig allgemeinverständliche Artikel zu veröffentlichen, die in unterhaltender Form die wichtigsten technischen und naturwissenschaftlichen Erscheinungen dem Verständnis des Lesers näherbringen. Aus diesen Aufsätzen stellte Hartmann für dieses Buch einen repräsentativen Querschnitt zusammen.
Der Ingenieur und technische Publizist Siegfried Hartmann (1875 – 1935) bewegte die größeren Tageszeitungen dazu, regelmäßig allgemeinverständliche Artikel zu veröffentlichen, die in unterhaltender Form die wichtigsten technischen und naturwissenschaftlichen Erscheinungen dem Verständnis des Lesers näherbringen. Aus diesen Aufsätzen stellte Hartmann für dieses Buch einen repräsentativen Querschnitt zusammen.
