George E. Pellissier


Der erste Amerikaner, der Thermit-Schweißen kommerziell eingesetzt hat

George E. Pellissier (* wohl am 16. Oktober 1878 in Hadley, Hampshire, Massachusetts;  † wohl am 22. September 1961 in Montgomery, Hampden County, Massachusetts, USA)[2] war ein amerikanischer Bauingenieur. Er war der erste Amerikaner, der das Thermit-Schweißen kommerziell einsetzte, als er erfolgreich eine 1,6 km (1 Meile) lange Eisenbahnstrecke für die Holyoke Street Railway in Massachusetts verlegte.
 
George E. Pellissier war seit 1897 zum ersten Mal bei der Holyoke Street Railway in Massachusetts angestellt und arbeitete in deren Reparaturwerkstatt und in der Transportabteilung. Im Jahr 1900 trat er in das Worcester Polytechnic Institute ein, wo er mit dem Grad eines Bachelor of Science in Bauingenieurwesen abschloss. Danach kehrte er zur Holyoke Street Railway als Engineer of Maintenance of Way and Structures zurück.[1]

George E. Pellissier [1]

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Als Student am Worcester Polytechnic Institute interessierte er sich für das Thermit-Schweißen, ein 1894 von Johannes Wilhelm "Hans" Goldschmidt (* 18. Januar 1861 in Berlin; 20. Mai 1923 in Baden-Baden) erfundenes Schienenschweißverfahren.[3][4]

 

Pellissier verfolgte Goldschmidts Arbeit mit großem Interesse und schlug der Holyoke Street Railway vor, das neue Thermitverfahren für ihre eigenen Linien zu verwenden. Dieser Empfehlung folgend ordnete die Eisenbahn an, 160 Verbindungen auf einem etwa eine Meile langen Schienenstrang auf der Main Street herzustellen. Am 8. August 1904 war Holyoke die erste Eisenbahnlinie in den Vereinigten Staaten, die Gleise nach dem Thermitverfahren verlegte.[5]

Eisenbahner und George Pellissier (Mitte links) stehen neben einem Thermit-Tiegel vor der Entzündung bei der Verlegung der ersten Gleise in den Vereinigten Staaten mit der Thermit-Schweißtechnik im August 1904[5][6]

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Pellissier hielt am 27. Januar 1905 vor der Civil Engineers' Society des Worcester Polytechnic Institute einen Vortrag über Thermit-Schweißen. Als das Thermit-Verfahren in den Vereinigten Staaten eingeführt wurde, beschloss die Holyoke Street Railway Company, es auf einem eine Meile (1,6 km) langen Gleis, das kurz vor der Generalüberholung stand, auszuprobieren. Dementsprechend wurde der Goldschmidt Thermit Company ein Auftrag über 160 Verbindungen erteilt und Vorbereitungen zur Durchführung der Arbeiten getroffen.[6]

 

Alle Apparate mit Ausnahme der Tiegel wurden in den Werkstätten des Unternehmens von den eigenen Mitarbeitern hergestellt, die Formen wurden im Maschinenhaus hergestellt und auf den Kesseln getrocknet. Später wurden jedoch einige der Formen in einer örtlichen Gießerei hergestellt, da die Einrichtungen für ihre Trocknung in der beschriebenen Weise nicht ausreichten, um mit der Arbeit Schritt zu halten. Die Schweißarbeiten begannen am 8. August 1904. Der geschweißte Abschnitt bestand aus einer 1 Meile eingleisigen Strecke auf der Main Street, Holyoke. Die Schienen waren vom Typ 9 Zoll (229 mm) Rillen-Träger, wobei der Querschnitt dem der New York City Railway Company ähnelte.[6]

 

Die Schienen wurden auf kyanisierte Schwellen gelegt, die  gesetzt wurden, die in einem Abstand von 711 mm (28 Zoll) von Mitte zu Mitte mit weißem Sand als Unterlage verlegt wurden, wobei dasselbe Material auch zum Auffüllen zwischen den Schwellen verwendet wurde. Es wurden keine Ankerstäbe verwendet, sondern schmiedeeiserne Streben aus Temperguss, die an jeder dritten Schwelle angebracht wurden und deren Platz einnahmen und die Pflasterung weniger störten. Die Verbindungen wurden aufgehängt.[6]


Schweißen der Straßenbahn in Holyoke[6]

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Thermit-Reaktion[6]

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Das Gleis wurde zunächst verlegt, mit Schwellennägeln vorläufig fixiert und dann annähernd auf die richtige Spurweite gebracht. Die Schienenverbindungen wurden vorübergehend mit Laschen hergestellt, wobei ein Bolzen an jedem Ende ausreichte, um die Schiene in Position zu halten, bis der Schweißtrupp kam. Dieser Trupp bestand aus drei oder vier Arbeitern des Unternehmens, das die Arbeiten unter der Aufsicht von George Pellissier ausführten. Ein Arbeiter entfernte die Laschen, entfernte mit einer Drahtbürste den Sand von den Schienen, trocknete sie mit dem Brenner ab und entfernte die Gussformen von den bereits hergestellten Schweißungen. Die beiden anderen richteten die Schienenenden exakte fluchtend aus, setzten die Gussformen auf, füllten sie mit Sand auf und gossen die Verbindung.[6]

Wenn der gesamte Schienenquerschnitt verschweißt wurde, wurde die Oberseite der Schiene mit einer dünnen Paste aus Ton und Wasser angestrichen, die nach dem Trocknen verhinderte, dass Schlacke und Eisen an der Oberseite der Schiene haften blieben. Es hat sich jedoch als ausreichend erwiesen, nur den Schienenfuß und den Schienensteg zu verschweißen.[6]

Täglich wurden acht bis fünfzehn Verbindungen hergestellt, wobei die geringere Anzahl darauf zurückzuführen ist, dass die Verlegergruppe an manchen Tagen nicht mehr Schienen legen konnte, insbesondere bei Sonderanfertigungen (z.B. Weichen oder Kreuzungen). Alle Fugen wurden geschweißt, mit Ausnahme der Fugen im Bereich der Sonderanfertigungen, wobei es nicht ratsam erschien, diese im Bereich der Sonderanfertigungen zu schweißen, da es schwierig ist, die Reparaturen oder Erneuerungen im Falle des Bruchs eines Herzstücks oder einer Weiche durchzuführen.[6]

Thermit-Schweißen in der Holyoke Street[7]

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Schleifmaschine[7]

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Die Arbeiten waren, mit Ausnahme der Pflasterung, praktisch in achtzehn Tagen abgeschlossen und waren das erste Gleisstück in den Vereinigten Staaten, das mit Thermit-Schweißen verlegt wurde. Zwei Schweißungen waren fehlerhaft und mussten neu gegossen werden. Dies geschah während der Bauarbeiten, und George Pellissier war der Ansicht, dass dies eher auf die "angeborene Verfluchtheit lebloser Objekte" zurückzuführen war als auf einen Fehler im Prozess oder auf die Unbeholfenheit der Arbeiter, da etwa 100 Verbindungsstellen bereits erfolgreich vergossen worden waren. Seit dem Abschluss der Arbeiten sind keine Brüche aufgetreten, obwohl die Schweißarbeiten im August durchgeführt wurden.[6]

Thermit-Schweißen in der Holyoke Street[7]

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Geschliffene Schweißung[7]

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Wie aus den Abbildungen ersichtlich ist, gab es keine Probleme mit Spritzern. Es wurden keine Wärmeausgleichsfugen hinterlassen, da diese nach Meinung von George Pellissier nicht notwendig sind, wenn die Gleise im Pflaster eingebettet sind. Das längste durchgehend geschweißte Stück war etwa 762 m (2500 Fuß) lang, und beide Enden wurden fest mit den Sonderanfertigungen verschraubt. Diese Verschraubungen wurden seit dem Einsetzen überhaupt nicht geöffnet, was zeigt, dass jegliche Kontraktion durch die Elastizität des Metalls neutralisiert wurde. Die Kosten für die Verbindungen waren wie folgt:[6]

Thermit
Gusshalbformen pro Paar 
Labor
Schweißaufsicht
Tiegel pro Schweißung
Zubehör (Beilegscheiben, Benzin, etc.) 
Summe

$4.98

.35
.40
.20
 .25
.05
$6.23


Mit der gewonnenen Erfahrung und einer etwas besseren Ausrüstung für die Herstellung der Formen in größerem Maßstab glaubte man, dass die Formen für wesentlich weniger als die genannte Summe hätten hergestellt werden können. Die in Holyoke für diese Arbeit verwendeten Formkolben kosteten jeweils 1,50 $ und waren aus Eisenblech gefertigt. Dieses Material wurde trotz seiner höheren Kosten dem Gusseisen vorgezogen, da die Kolben von den Gleisarbeitern rau behandelt wurden.[6]

 

Tests der Verbindung mit einem Conant-Verbindungsprüfgerät zeigten, dass die Leitfähigkeit der Verbindung gleich der jedes anderen Teils der Schiene war. Mechanisch schienen die Verbindungen perfekt zu sein. Um diese Qualität zu bestimmen, unterzog Herr Pellissier eine Musterfuge dem folgenden Test: Ein 3,96 m (13 ft.) langer Schienenabschnitt mit der Fuge in der Mitte wurde auf zwei Schwellen im Gleis platziert, mit einem Abstand von Mitte zu Mitte des Lagers von 3,81 m (12 ft. 6 Zoll), und drei beladene Doppelwagen mit einem Gewicht von jeweils etwa 20 Tonnen durften ihn überfahren. Die Verbindung erlitt keinen Schaden, aber es entstand ein Riss zwischen zwei Bolzenlöchern. Die Schiene wurde dann herausgenommen und gebrochen; der Bruch erstreckte sich von der Oberseite der Verbindung, wo die Schiene nicht verschweißt war, diagonal durch die Schraubenlöcher bis zu einem Punkt auf der Stirnseite der Schiene, der etwa 152 mm (6 Zoll) von der Verbindung entfernt lag. Eine chemische Analyse des Verbindungsmetalls zeigte, dass es in Zähigkeit und Duktilität im Vergleich zu einer gewöhnlichen Stahlschiene sehr günstig war. Keine der Verbindungen, die im Herbst 1904 eingebaut wurden, ist bis Januar 1905 ausgefallen, obwohl die winterlichen Temperaturen bis zu -23°C (-10°F) betrugen, während die Schweißungen bei einer Temperatur von 27°-32°C (80°-90°F) im Schatten stattfanden.[6]

Obwohl man nicht davon ausgeht, dass sie den ersten Winter ohne eine einzige Pause überstanden hätten und auch nicht davon, dass beim ersten Versuch einer völlig neuen Art von Arbeit Perfektion erreicht worden wäre, dachte man, dass der Prozentsatz der Pausen so gering sein würde, dass er vernachlässigbar wäre. Aus den Erfahrungen, die Herr Pellissier mit dieser Fuge gemacht hat, und aus Berichten, die er aus anderen Quellen erhalten hat, schien es ihm, dass sie den Anforderungen des Straßenbahnbetriebs näher kam als jede andere bisher benutzte, und dass sie dazu bestimmt ist, in Zukunft einen sehr prominenten Platz im Oberbau einzunehmen.[6][8]

 

George  Pellissier sagte, dass die erzielten Ergebnisse zugegebenermaßen nicht besser seien als die, die beim Elektro- oder Gussschweißen erzielt wurden (was er nur ungern zugeben wollte), und dass das Fehlen teurer Apparate, die Einfachheit des Verfahrens und seine Anpassungsfähigkeit an Reparaturen und Konstruktionen auf mittelgroßen Systemen ihm zwangsläufig eine Vormachtstellung verschaffen würden.[6]


Abschließend wurden einige interessante Zahlen zur Einsparung, die die durchgehende Schiene darstellt, genannt. Geht man von einer zusätzlichen Lebensdauer des Gleises von fünf Jahren aus, was sich erfahrungsgemäß als niedrige Schätzung erwiesen hat, so entsprach allein dieser Posten zwischen 5.000 und 10.000 $ pro Meile (2.760 € und 5.520 € pro km) für ein einziges Gleis.[6]

Als nächstes wurden von Herrn Pellissier Zahlen aus Dr. Louis Bells "Power Distribution for Electric Railroads" (Stromverteilung für elektrische Eisenbahnen) zitiert, aus denen hervorgeht, dass bei einem angenommenen Metergewicht von 45 kg/m (90 Pfund pro Yard) mit durchschnittlich 90 Ampere, Durchfluss- und Übergangswiderstände von jeweils 0,002 Ohm einen jährlichen Stromverlust von etwa 500 $ pro Meile (276 € pro km) pro Einzelgleis ausmachen würden, und dies stellt keineswegs einen extrem schlechten, sondern einen sehr häufigen Fall dar.[6]

Betrachtet man darüber hinaus die Einsparung von Fahrzeugreparaturen und den zusätzlichen Komfort für die Fahrgäste, kann man den Wert eines solchen Verfahrens leicht erkennen. George Pellissier bemerkte, dass er nichts über Elektrolyseschäden gesagt habe, für die sein Unternehmen noch nicht zur Zahlung verpflichtet gewesen sei, aber er meinte, dass der Tag kommen werde, an dem die Stadtbahnen dieser Phase des Themas mehr Aufmerksamkeit widmen müssten.[6]

Pellissier war nicht nur Goldschmidts erster amerikanischer Kunde, sondern wurde von 1906 bis 1912 Ingenieur und Superintendent der Goldschmidt Thermit Company, New York, wo er an der Entwicklung des Thermit-Verfahrens, insbesondere für elektrische Eisenbahnen, beteiligt war. Im Zusammenhang mit dieser Arbeit führte er Inspektionen von elektrischen Eisenbahnen in vielen großen Städten der Vereinigten Staaten und Europas durch. Von 1912 bis 1917 war er in einem privaten beratenden Ingenieurbüro in Springfield, Massachusetts, tätig. Während dieser Zeit beschäftigte er sich mit der Planung und dem Bau von Kraftwerken, Remisen, Industriegebäuden, Brücken usw. für elektrische Eisenbahnen und Gemeinden mit einem Gesamtwert von ca. 2.000.000 $.[1]


Von 1913 bis 1917 war George Pellissier als beratender Ingenieur bei der Holyoke Street Railway für die Planung und den Wiederaufbau ihrer Kraftwerke, Depots und anderer Gebäude verantwortlich. Im Oktober 1917 wurde er stellvertretender Generaldirektor der Holyoke Street Railway. Er war Mitglied der American Society of Civil Engineers und der American Society of Mechanical Engineers.[1] 

Einzelnachweise

  1. George E. Pellisier, Electric Railway Journal, Band 50, Nr. 16, 20. Oktober 1917, S. 742. Abgerufen am 1. Dezember 2018.
  2. George Edward Pellissier. In: Find a Grave. Abgerufen am 1. Dezember 2018.
  3. F. Haber: Hans Goldschmidt. In: Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. Band 56, Nr. 8, 1923, S. A77–A79, doi:10.1002/cber.19230560867Abgerufen am 1. Dezember 2018.
  4. Hans Goldschmidt: Ueber ein neues Verfahren zur Darstellung von Metallen und Legirungen mittelst Aluminiums. In: Justus Liebigs Annalen der Chemie. Band 301, Nr. 1, 1898, S. 19–28, doi:10.1002/jlac.18983010103Abgerufen am 1. Dezember 2018.
  5. Simtropolitan: Holyoke Street Railway. Auf Wikipedia im Zeitraum 15. Oktober 2018 – 9. November 2018 unter einer Creative Commons Licence (CC-BY-SA 3.0) veröffentlicht. Abgerufen am 1. Dezember 2018.
  6. Street Railway Journal, Band 25, Nr. 7, 18. Februar 1905, S. 317. Abgerufen am 1. Dezember 2018.
  7. Leonard J. Los: Holyoke History - Welding on HSR Trolley Line 1910 . 10 April 2014. Abgerufen am 1. Dezember 2018.
  8. New Thermit Joints at Holyoke. Electric Railway Journal, 3. Dezember 1910, S. 1119. Abgerufen am 1. Dezember 2018.