Titel: Georg Hävels Wassersäulen-Maschine.
Autor: Haevel, Georg
Fundstelle: 1820, Band 1, Nr. XXXVIII. (S. 385–401)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj001/ar001038

XXXVIII. Die Wassersäulen-Maschine140).

Von Georg Hävel, prov. Brunnenmeister und Lehrer der Architektur in Augsburg.

Mit Abbildungen. Tab. IX.

Die Wassersäulen-Maschine ist keineswegs eine neue Erfindung141), sondern schon lange in der Hydraulik bekannt. Sie zeigt sich am zweckmäßigsten da, wo man ein sehr hohes |386| Gefälle hat, und also im Stande ist, durch sie eine große Gewalt hervor zu bringen142). Die Verbesserungen, welche dieselbe vor Kurzem erhalten hat, riefen sie aus der Vergessenheit wieder hervor, und der Ruhm der großen Wassersäulen-Maschine in Berchtoldsgaden verbreitete sich durch den größten Theil Deutschlands, obgleich von deren Mechanismus nichts bekannt wurde:

Dieses veranlaßt mich über die in der Hydraulik so wichtige Maschine nachzudenken; und ob ich gleich nie Gelegenheit hatte, die erwähnte Maschine weder ausgeführt, noch in Modell oder in der Zeichnung zu sehen, so ist es mir dennoch gelungen, solche auf eine sehr einfache Art zu Stande zu bringen143) Mein Hauptaugenmerk gieng dahin, die Maschine so einfach wie möglich herzustellen, weil die Erfahrung mich lehrte, daß ein zusammengesezter Mechanismus am wenigsten bei hydraulischen Maschinen zweckmäßig ist.

Die äußerst wenigen Hülfsmittel, welche mir zu Gebote standen, gestatteten mir nicht, Versuche mit dieser |387| Maschine im Großen zu machen; ich mußte mich blos auf ein Modell, nach meinen Entwürfen und Berechnungen verfertiget, einschränken, wozu ich als Maaßstab einen Baierschen Schuh, in 13 Theile getheilt, wählte.

Es ist aber jedem praktischen Mechaniker bekannt, daß man wohl eine Maschine nach verkleinertem Maaßstabe machen kann, daß jedoch die bewegende Kraft sich keineswegs ins Modell bringen läßt; denn so wie sich das Modell geometrisch verkleinert, so verringert sich die Kraft mit dem Quadrat, und kommt außer allem Verhältniß, so daß bei den Modellen von Maschinen, besonders solchen, welche von Wind oder Wasser getrieben werden, der Fall gewöhnlich eintritt, daß sie von diesen Elementen nicht in Bewegung zu sezen sind, um so weniger, wenn der angenommene Maaßstab klein ist, und die Verhältnisse der großen Maschine genau beobachtet werden. Man muß sich daher allein auf die Berechnung, als der einzigen Richtschnur, verlassen.

Ich habe mich aber mit dieser Berechnung nicht begnügt, sondern auch das Modell in Bewegung zu bringen gesucht, und es ist mir damit soweit gelungen, daß ich mit möglichster Beibehaltung der Verhältnisse das Wasser zu einer vierfachen Höhe des Gefälles brachte; gewiß für ein Modell nach so kleinem Maaßstabe genug, zumal da ich das Gefäll nur zu 16 Fuß annahm. Ich hätte es vielleicht noch höher gebracht, wenn ich das Modell mit der gehörigen Feinheit in Betreff der Kolben und Ventile hätte ausarbeiten können, wozu mir aber die Zeit mangelte.

Die Grundsäze, worauf ich meine Maschine berechnete, sind die in der Hydraulik allgemein anerkannten, nämlich, daß eins kleine Wassersäule von einer gewissen Höhe, auf eine größere Fläche mit derselben Gewalt drückte, als wenn sie die größere Fläche zum Durchmesser hätte. Z.B. die kleine Wassersäule, 20 Fuß lang und 2 Zoll im Durchmesser |388| drückt auf eine Fläche, welche 8 Zoll im Durchmesser hat, so wird sie an dieser Fläche dieselbe Kraft ausüben, als wenn diese 8 Zoll durch die ganze Höhe von 20 Fuß hinauf giengen144).

|389|

Nach diesem Grundsaz ist die Wirkung der Maschine sicher zu berechnen; nur muß man das genaue Gewicht von einem Cubikfuß Wasser kennen. Dieses Gewicht ist nach den neuesten in Berlin angestellten Versuchen für den Cubikzoll |390| 288 Gran Medicinal-Gewicht, wovon 240 auf ein Loth, also 7680 Gran auf ein Pfund gehen.

Um nun diese Maschine berechnen zu können, muß ich zuerst die einzelnen Theile derselben angeben145)

|391|

Die ganze Maschine besteht aus drei Cylindern nämlich:

A. Den großen oder Aufschlag-Cylinder.

|392|

B. Den kleinen oder Steuer-Cylinder,

und

C. Den unteren oder Druck-Cylinder.

Der Aufschlag – Cylinder ist derjenige, welcher das Aufschlagwasser |393| empfängt, und die ganze Maschine in Bewegung sezt.

Der Steuer-Cylinder dirigirt die Wassersäule, so daß selbige bald unter, bald über den Kolben des großen Cylinders wirkt.

Der Druck-Cylinder treibt das Wasser zu der angewiesenen Höhe hinauf.

Jezt gehe ich zu der Berechnung der Maschine selbst über.

Ich seze für diese das Gefäll des Aufschlagwassers = 50 Fuß, welches der Maschine in Röhren zugeführt wird. Der Durchmesser derselben hat auf die Kraft keinen Einfluß; aber bei einer größern Menge des Aufschlagwassers kann sich der Aufschlag-Cylinder schneller füllen, wodurch wohl die Geschwindigkeit der Maschine, keinesweges aber die Kraft derselben zunimmt.

Der große oder Aufschlag-Cylinder hat 20 Zoll im Durchmesser. Der in diesen Cylinder auf und abgehende Kolben empfängt den Druck des Aufschlagwassers, das heißt, er wird von diesem in die Höhe getrieben, und sezt die Maschine in Bewegung. Nach hydrostatischen Grundsäzen, wäre also diese 20 Zoll habende Grundfläche des Cylinders mit der Höhe des Gefälles, nämlich mit 50 Fuß, zu multipliciren, um die Kraft, welche auf die Maschine wirkt, zu finden, als: 100 : 314 = 20 : 62 4/5" und diese Peripherie mit 1/4 des Durchmessers zur Quadratfläche erhoben, giebt 314 Quadrat-Zoll für die Basis des großen Cylinders. Diese mit 50 Fuß als der Gefällhöhe multiplicirt, giebt 109 Cubikfuß, 48 Zoll.

Fragt man nun: wenn 1 Cubikzoll 288 Gran wiegt, was wiegen 109 Cubikfuß, 43 Zoll? so ergeben sich 7065 Pfund als die Schwere der Wassersäule, die gegen den Kolben wirkt.

|394|

Wir wollen jezt auch untersuchen, ob die Kraft im Stande ist, die Maschine in Bewegung zu sezen,

Die Höhe, zu welcher das Wasser hinauf getrieben werden soll, sey = 600 Fuß, und der Durchmesser des Aufsteigrohres 31/2 Zoll, so erhält man nach obigen Ansäzen 9493/800 Quadratzoll für die Grundfläche des Aufsteigrohres, welche man, um die Weitläufigkeit im Rechnen zu vermeiden, zu 95/8 Zoll sezen kann. Diese mit der Höhe von 600 Fuß multiplicirt, giebt 40 Cubikfuß, 180 Zoll; an Gewicht 2598 Pfund 24 Loth als die Wasserschwere im Aufsteigrohr, welche auf dem unteren Ventil ruht. Addirt man zu diesem Gewicht von 2598 Pfund 24 Loth noch die sich ergebende Frictionen, welche die Kolben und Ventile, so wie das Reiben des Wassers, in den Röhren selbst verursachen, zu 1/6 der ganzen Last mit 433 Pfund 4 Loth, so bekommt man 3031 Pfund 28 Loth als die ganze Schwere, welche die Maschine zu überwältigen hat.

Nach einem allgemein angenommenen Grundsaze soll sich für Maschinen die Kraft zur Last wie 9 zu 4 verhalten.

Es gäbe hier also der Saz

4 : 9 = 3031 : 6541. 20 1/2.

als das Gewicht für die lebendige Kraft.

Da aber dieses Gewicht bereits zu 7065 Pfund angesezt ist, so bliebe noch ein Ueberschuß an Kraft = 253 Pfund 11 1/2 Loth; ein Beweiß, daß mit einem Gefäll von 50 Fuß die Maschine das Wasser auf eine Höhe von 600 Fuß zu treiben vermöge. Wenn es die Quantität des Aufschlagwassers erlaubt, so kann man den Durchmesser des großen Cylinders statt 20 zu 24 Zoll ansezen. Man erhält sodann bei gleicher Fallhöhe 10,173 Pfund 20 Loth 3 Gran als das Gewicht der Wassersäule, welche auf dem Kolben |395| wirkt. Hievon die oben angeführte 6311 Pfund 20 Loth 120 Gran, als das Gewicht der Wassersäule, welche im Stande ist, die Maschine in Bewegung zu sezen, abgezogen, bleibt ein Ueberschuß von 3361 Pfund 31 Loth 28 Gran. Durch diesen Ueberschuß an Kraft kann man denn mittelst einer leicht anzubringenden Kolbenverbindung, wieder einen Theil des verwendeten Aufschlagwassers zu einer angemessenen Höhe empor heben, und dasselbe zur Betreibung einer anderen Maschine benuzen.

Nachdem ich nun die Berechnung der Maschine hinlänglich erläutert habe, gehe ich zu der Beschreibung des eigentlichen Mechanismus derselbigen über.

Man sehe die Zeichnung Tab. IX. Fig. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Fig. 1. ist der Grundriß der Brunnenstube und des Druck-Cylinders mit den Saug- und Aufsteigröhren, sammt der übrigen Zubehörde.

Fig. 2. ist der Grundriß des großen oder Aufschlag-Cylinders, mit den Aufschlag- und Abfallröhren.

Fig. 3. giebt die Ansicht der Maschine von a nach b. Der Druck-Cylinder erscheint hier durchschnitten.

Fig. 4. zeigt die Ansicht von c nach d, wo der Aufschlag- und der Steuer-Cylinder im Durchschnitt sich darstellen.

Ich will hier mit du Erklärung des unteren Werkes den Anfang machen.

Es ist dieses ein gewöhnliches Druckwerk, nur mit dem Unterschied, daß es sowohl beim Aufsteigen als beim Niedergehen des Kolbens arbeitet; e ist der Druck-Cylinder (Stiefel), 10 Zoll im Durchmesser, an welchen unten das Kegelventil e befestigt ist, und in welchen der Kolben f luft- und wasserdicht auf und abgeht, G ist eine Saugröhre, an welcher unten ebenfalls ein Kegelventil h sich befindet; |396| i aber das Aufsteigrohr, in welchem das Wasser in die Höhe getrieben wird, und welches bei k und l mit 2 Klappen-Ventilen versehen ist. Beim Hinaufsteigen des Kolbens öffnet sich das Ventil e, und füllt den innern Raum des Stiefels unter den Kolben mit Wasser. Wenn der Kolben jezt niedergedrückt wird, so schließt sich dieses Ventil, und versperrt dem Wasser den Rückweg, welches dann durch das Ventil l in die Aufsteigröhre zu treten genöthigt wird; zu gleicher Zeit öffnet sich das Ventil h der Saugröhre g, und füllt den Cylinder oberhalb des Kolbens mit Wasser; beim abermaligen Hinaufsteigen des Kolbens wird das Wasser durch das Ventil k in die Aufsteigröhre gedrückt, während sich das untere Ventil aufs neue öffnet, und den Cylinder unter dem Kolben mit Wasser füllt. Die beiden Ventile k und l verwehren dem Wasser im Aufsteigrohre den Rückweg und öffnen sich nur, wenn durch den Kolben Wasser in das Aufsteigrohr gedrückt wird, nämlich k beim; Aufsteigen und l beim Niedersinken desselben.

Die Stange n, an welcher sich die Kolben des Druck- und Aufschlag-Cylinders befinden, muß rein abgedreht, und in die Platte o, welche den Druck-Cylinder oben schließt, luft- und wasserdicht eingeschliffen werden. Diese Platte wird dann noch mit einer Stopfbüchse versehen, um das Eindringen der Luft, so wie has Austreten des in den Cylinder befindlichen Wassers zu verhindern. P ist ein Hahnen, welcher das Wasser in die Brunnenstube leitet; q ein kleiner Hahnen (Lufthahnen) um beim Stillstand der Maschine das in dem Aufsteigrohr befindliche Wasser ablassen zu können.

Ich komme nun zu der Erklärung des oberen Werkes, als dem Haupttheile der Maschine.

A zeigt den großen oder den Aufschlag-Cylinder, welcher 20 Zoll im Durchmesser hat, und in dem sich der Kolben 1. auf und ab bewegt, je nachdem er von der Wassersäule |397| gedrückt wird. Bei 2 und 3 ist derselbe mit dem Steuer-Cylinder B durch Röhren verbunden, in welchen sich die zwei Kolben 4 und 5 bewegen. 6 bildet das Rohr ab, welches der Maschine das Aufschlagwasser zuführt; 7 und 8 aber die Röhren, welche dasselbe wieder abführen. Das ganze Spiel der Maschine besteht in Folgendem:

So wie der Kolben Nro. 1. in der Zeichnung angemerkt ist, befindet er sich auf seinem niedrigsten Punkte. Der Kolben 5 in den Steuer-Cylinder B ist ebenfalls unten, und verschließt die Oeffnung 9 des Rohres 8. Das Aufschlagwasser der Rohre 6 Fig. 3. tritt bei r Fig. 4. in den Steuer-Cylinder ein, und nimmt seinen Weg durch die Röhre 3 zu dem großen Cylinder, wo es den Kolben 1 in die Höhe drückt. Hat dieser seinen höchsten Punkt in 5 Fig. 4. erreicht, so werden die zwei Kolben 4 und 5 durch die oben angebrachte Steurung, welche weiter unten näher erklärt werden wird, in die Höhe gehoben. Der Kolben 4 tritt in t, der Kolben 5 in u, und durch diese Bewegung ist dem Aufschlagwasser der Gang durch die Röhre 3 verschlossen, es tritt daher durch die Röhre 2 in den Cylinder und drückt den Kolben 1 in demselben nieder. Das unter dem Kolben befindliche Wasser geht jezt durch die Röhren 3 zurück und fließt durch die Oeffnung 9 mittelst des Rohres 8 ab. So bald aber der Kolben seinen niedrigsten Standpunkt wieder erreicht hat, werden die zwei Kolben 4 und 5 durch die Steuerung niedergedrückt, worauf dem Aufschlagwasser die Röhre 3 wieder geöffnet ist, so daß es den Kolben wieder in die Höhe drücken kann. Das ober dem Kolben stehende Wasser fließt nun durch die Röhre 2 und 7 wieder ab, und die Bewegung fängt aufs Neue an.

Um die Bewegung der zwei im Steuer-Cylinder befindlichen Kolben 4 und 5 zu bewirken, ist über denselben ein einfacher Mechanismus (die Steuerung) angebracht, welcher |398| mit der Kolbenstange des großen Cylinders in Verbindung gesezt ist. Da aber das Auf- und Abgehen der zwei Kolben im Steuer-Cylinder mit der möglichsten Geschwindigkeit geschehen muß, wenn die Wirkung nicht verfehlt werden soll, so ist die Steurung auch darnach einzurichten.

Bei D ist ein Balancier, welcher mit seinem in der Mitte hervorragenden Zapfen w auf einer festen Unterlage ruht, so daß er sich auf und nieder bewegen kann. Unten ist ein Bügel x angeschraubt, dessen Steg glatt polirt seyn muß; an dem Bügel selbst hängt ein Gewicht y, welches mittelst einer Rolle auf dem Steg hin und her gleiten kann. Die Kolbenstange des Steuer-Cylinders hat oben einen Schliz, wie man bei z Fig. 3. siehet, und durch diesen ist das eine Ende des Balanciers durchgesteckt, um dieser Stange seine Bewegung mitzutheilen:

An die Kolbenstange des großen Cylinders sind bei tt und tz Fig. 4. Aerme angebracht, welche so lang sind, daß sie das Ende des Balanciers erreichen können. Wenn nun der Kolben 1 im Cylinder A anfängt zu steigen, so geht der Arm tz auch in die Hohe, und zwar anfangs leer, erreicht 1 aber endlich den Balancier bei 10 und hebt denselben mit in die Höhe. Bei diesen Bewegungen bleiben die Kolben im Steuer-Cylinder immer noch in Ruhe, bis der Balancier seine horizontale Lage gewonnen hat; nun noch ein kleiner Druck, der denselben hebt, und das Gewicht y rollt auf der glatten Stange von 11 in 12 und schnellt den Balancier in die Höhe, und mit ihm die zwei Kolben im Steuer-Cylinder.

Durch die umgeänderte Richtung des Aufschlagwassers geht der Kolben im großen Cylinder jezt wieder hinunter, anfangs leer, dann wieder mit dem Balancier, bis er denselben wieder in die horizontale Lage gebracht hat, und durch einen kleinen Druck, indem das Gewicht y von 12 wieder in |399| 11 rollt, die Kolben 4 und 5 niederdrückt, und so dem Aufschlagwasser wieder die vorige Richtung mittheilt.

Da die große Kolbenstange in dem Aufschlag-Cylinder mit den zwei Kolben eine ansehnliche Schwere hat, so könnte dadurch Ungleichheit in dem Gange der Maschine entstehen, indem sie beim Niedergehn durch ihre eigene Schwere mit drücken hilft, hingegen beim Hinaussteigen von der Wassersäule mit gehoben werden muß. Es wurde deshalb noch ein Balancier bei 13 angebracht, welcher auf einer Seite eins Gabel 14 hat, von der die zwei Zapfen 15, die sich an der großen Kolbenstange befinden, berührt werden. Auf der andern Seite ist der Balancier mit einem Gewicht 1 16 versehen, welches genau so schwer seyn muß, als die Kolbenstange mit dem Kolben 1, doch ist noch etwas für die Friktion des Kolbens zuzugeben. Dieses Gewicht hält nun der Kolbenstange das Gleichgewicht, sie hat also keine Schwere mehr; denn der kleinste Druck ist im Stande, sie aus ihrem Ruhepunkte zu bringen. Dadurch ist dann die Bewegung der Maschine ganz gleichförmig eingeteilte

Wenn die Maschine eine gute Wirkung leisten soll, so erfordert solche einen geübten und fleißigen Verfertiger, besonders ist auf das Bohren und Schleifen der Cylinder allen Fleiß zu verwenden, damit dieselben durchaus gleichen Durchmesser bekommen, und die innern Seiten ganz rein und glatt polirt werden.

Was die Kolben betrifft, so sind die gelinderten, wie man sie bei den gewöhnlichen Druckwerken anwendet, für diese Maschine am wenigsten passend; denn im Anfang gehen sie gemeiniglich sehr hart, und verursachen eine bedeutende Friktion, in der Folge aber nuzen sie sich zu bald ab, und lassen das Wasser durch. Da nun jede neue Linderung bei dieser Maschine mit vieler Mühe verbunden ist, so sind die eingeschliffenen Kolben, wie sie hier in Augsburg schon |400| seit langer Zeit gemacht werden, am Vortheilhaftesten anzuwenden, wenn man eine kleine Verbesserung damit vornimmt146).

Die in Augsburg gewöhnlichen eingeschliffenen Kolben sind von Messing, und gehen ohne alle Liederung in den Cylindern auf und ab. Wenn das Wasser keine Unreinigkeiten mit sich führt, so haben sie eine sehr lange Dauer; ist aber jenes, wie es bei Bächen nach Regengüssen fast immer geschieht, mit Sand vermischt, so beschädigen diese Kolben den Cylinder, und machen in dessen polirte Fläche Risse, so daß derselbe in kurzer Zeit ganz rauh, und dadurch unbrauchbar wird.

Am besten ist es, wenn man den messingenen Kolben etwas kleiner, als der Durchmesser des Cylinders ist, macht, und rings umher eine Hohlkehle in denselben eindreht. Diese wird sodann mit gutem Zinn ausgefüllt, welches um so viel, als der messingene Kolben kleiner denn der Cylinder ist, vorstehen muß. Er wird hierauf sauber abgedreht und eingeschliffen. Diese Kolben mit der Zinnfütterung ziehen vortrefflich, und die vorige Unreinigkeit, die sich etwa im Wasser befindet, drückt sich in das Zinn ein, ohne den Cylinder beschädigen zu können147).

|401|

Das Einschleifen der Kolben ist eine mühsame Arbeit, und erfordert die größte Genauigkeit; denn der kleinste Fehler macht sie unbrauchbar. Sehr wohl thut man daher, wenn man, nachdem der Cylinder gehörig gebohrt und polirt worden, einen zinnernen Kolben, der etwas höher als der rechte ist, durchschleift, wodurch der Durchmesser des Cylinders ganz gleich wird; man kann sodann den rechten Kolben ziemlich genau zudrehen, und läuft nicht so leicht Gefahr, selbigen durch das Schleifen zu klein zu machen. Um die Schwere des Kolbens, welcher eine ansehnliche Größe hat, nicht zu sehr zu vermehren, kann solcher unten und oben hohl ausgedreht werden, wie Fig. 5 zeigt.

Es giebt noch eine Art Kolben, welche mittelst Federn gegen die Wand des Cylinders drücken, und welche recht gute Dienste leisten, weil sie fast gar keine Friktion verursachen; aber sie sind sehr wandelbar, weswegen sie bei dieser so große Gewalt ausübenden Maschine nicht wohl anzurathen sind.

Es versteht sich von selbst, daß je reiner das Wasser ist, welches die Maschine treibt, desto länger die Kolben sich halten. Es ist daher sehr gut, wenn man da, wo das Aufschlagwasser in die Abfallröhre tritt, einen oder mehrere Bassins (Reservoirs, Läuterkästen) anbringt, durch welche sich das Wasser filtrirt, so daß es ganz rein in den Aufschlag-Cylinder kommt. Eine solche Vorrichtung muß für die Maschine von den größten Nuzen seyn.

Der Herausgeber theilte diese Abhandlung vor dem Abdruck einem in der Hydraulik erfahrnen Techniker mit, welcher die Güte hatte, sie mit den die Abhandlung begleitenden Anmerkungen zu versehen.

|386|

Ohne mich hier mit der Geschichte dieser längst gemachten Erfindung zu befassen, will ich nur einige wesentliche Verbesserungen derselben anführen. Der Braunschweigsche Ingenieur Winterschmidt hat eine Wassersäulen-Maschine angegeben, welche im Jahre 1748 auf dem Harze ausgeführt und zur Wasser- und Erzförderung mit vielem Vortheile benuzt wurde. Durch den Oberkunstmeister Höll wurde 1749 zu Schemniz in Ungarn die Steuerung der Wassersäulen-Maschine wesentlich verbessert, und sie diente hernach verschiedenen andern zum Muster. Geschrieben über die Wassersäulen-Maschine haben mehrere, z.B.H. Calvör, N. Poda, C.T. Delius, F.L. Lancrinus, J.J. Ferber, K. Chr. Langsdorf, F.G. Büsse etc....

|386|

Bei einem hohen Gefäll des Aufschlagwassers leistet die Wassersäulen-Maschine den größten Nuzen, und ihr Vorzug ist da entschieden, wo wenig Aufschlagwasser zum Betrieb einer Maschine vorhanden ist. Dazu kommt noch, daß sie wenig Raum einnimmt, daher sie in Bergwerken zuerst Anwendung fanden. Auch sind solche Maschinen wenigeren Reparaturen als die großen Kunsträder unterworfen. ... t.

|386|

Dem Verfasser sind wohl die bisher ausgeführten Wassersäulen-Maschinen unbekannt geblieben, ohngeachtet er weiß, daß diese Erfindung nicht neu ist. Er hat sich, wie es scheint, seine Maschine ganz neu erfunden, und um so eher verdient sie Aufmerksamkeit; auch hat wenigstens die Steuerung derselben keine Aehnlichkeit mit der Höllschen und mit der Langsdorfschen Einrichtung zur Ablassung des in der Zeit eines Kolbenspieles verwendeten Wassers. ... t.

|388|

Es wird wohl nicht ohne Nuzen seyn, diesen in der ausübenden Mechanik so wichtigen Saz hier mehr zu entwickeln. Ein jedes in einer flüssigen Materie befindliches Theilchen wird, wenn die flüssige Masse in Ruhe ist, nach allen möglichen Richtungen gedrückt, immer gleich stark aber nach zwei gerade entgegengesehen Richtungen. In einem gleichförmigen Gefäße wird der wagrechte Boden desselben von dem darin enthaltenen Wasser mit einem Gewichte gedrückt, welches der Last des im Gefäße enthaltenen Wassers gleich ist, denn jedes einzelne Theilchen preßt den wagrechten Boden mit seinem gesammten Gewichte nieder. Der Inhalt eines gleichförmigen Gefäßes aber wird erhalten, wenn man seine Grundfläche mit der Höhe desselben multiplicirt; z.B. hat der Boden 4 Quadratfuß und die Höhe beträgt 3 dergleichen, so ist der cubische Inhalt des Gefäßes = 12 Cubikfuß. Folglich wird der Boden mit dem Gewicht einer Wassersäule gedrückt, deren Inhalt = 12 Cubikfuß beträgt. Das Gewicht dieser Wassersäule zu finden, braucht man nur den gefundenen Cubikinhalt mit dem Gewicht eines Cubikfuß Wassers zu multipliciren. Wenn ein Gefäß ABCDEFG, Fig. 6., dessen oberer Theil ABG viel enger ist, als der untere BCDFG, mit Wasser angefüllt wird, so drückt das im Gefäß enthaltene Wasser den wagrechten Boden DE so stark nieder, als er niedergedrückt werden würde, wenn man die Wände DC und EF bis an die wagrecht gezogene Linie ab verlängerte, und dann das regelmäßige Gefäß DaEb voll Wasser wäre. Der Druck des Wassers gegen den Boden ist in beiden Fällen dem Gewicht einer Wassersäule gleich, deren Inhalt man erfährt, wenn man die Quadratfläche des Bodens DE mit der senkrechten Höhe Am multiplicirt. Der Beweis davon |389| steht zwar in vielen mathematischen Lehrbüchern; allein der Vollständigkeit wegen will ich denselben hier beifügen. „Ein mit Wasser angefülltes Gefäß ABMNDCA (Fig. 7.) von willkührlicher Gestalt, aber mit einer wagrechten Grundfläche MN, sey auf einer beliebigen Weise gegen den Horizont geneigt; es sey ferner Rv die nämliche wagrechte Ebene, woran sich die Oberfläche des ins Gefäß eingeschlossenen Wassers befindet, und SN sey dieses Wassers lothrechte Höhe, oder eine zwischen der Ebene Rv und dem Boden MN lothrecht gezogene gerade Linie. Alsdann ist der ganze Druck, den das Wasser ABMNDCA gegen den Boden MN ausübt, dem Gewichte desjenigen Wassers gleich, dessen Inhalt man findet, wenn man den ganzen Boden MN mit der lothrechten Höhe SN multiplicirt. Ist der Boden MN 4 Quadratfuß groß, und beträgt die lothrechte Höhe NS 2 Fuß, so ist der erwähnte Druck dem Gewichte des Wasserkörpers gleich, dessen Inhalt 4 × 2 oder 8 Cubikfuß beträgt, obgleich das in dem Gefäße ABMNDCA befindliche Wasser vielleicht nicht einmal 3 Cubikfuß hat. Der Beweis ist leicht zu geben. Man bilde sich nämlich ein, die gebogene Röhre MevtN sey mit dem Gefäße ABMNDCA so zusammen gefügt, als wenn sie damit ein einziges Gefäß ABMevtNDC ausmachte; der gemeinschaftliche Boden MN aber sey ohne Gewicht, und zugleich sehr beweglich. Wenn nun dieses aus zwei Gefäßen zusammengesezte Gefäß mit Wasser angefüllt wird, so daß die Oberflächen AC und tv des in beiden Schenkeln enthaltenen Wassers in einer und derselben wagrechten Ebene Rv sich befinden, so hält das Wasser in dem einen Schenkel dem Wasser im andern das Gleichgewicht, und der Boden MN ist daher ruhig. Folglich ist auch der Druck, den der Boden MN vom Wasser |390| ABMNDCA abwärts aushält, demjenigen Druck gleich, den derselbe vom Wasser MevtNM aufwärts leidet. Nun stelle man sich vor, es sey die gebogene Röhre MevtN statt des Gefäßes ABMNDCA mit einem andern Gefäße RMNS, welches regelmäßig und lothrecht ist, verbunden. Füllt man dieses zusammengesezte Gefäß bis an RS und to mit Wasser, so ist das Wasser in dem einen Schenkel mit dem in dem andern, wie zuvor, im Gleichgewichte; demnach ist auch der Druck, den das Wasser RMNS gegen den beweglichen Boden MN abwärts ausübt, dem Drucke gleich, mit dem das Wasser MevtNM auf den Boden MN aufwärts wirkt. Hieraus folgt, daß der Druck, den der Boden MN vom Wasser RMNS erfährt, dem Drucke gleich ist, den eben der Boden MN vom Wasser ABMNDCA auszuhalten hat, weil zwei Drückungen, die einer und eben derselben dritten Drückung gleich sind, auch unter sich gleich seyn müssen. Der Druck des Wassers RMNS aber gegen den Boden MN ist dem Gewichte desjenigen Wassers gleich, dessen Inhalt gefunden wird, wenn man den ganzen wagrechten Boden MN mit der lothrechten Höhe SN multiplicirt. Es ist demnach auch der Druck des Wassers ABMNDCA gegen den Boden MN dem Gewichte des Wassers gleich, dessen Inhalt sich ergiebt, wenn man den wagrechten Boden MN mit der lothrechten Höhe SN multiplicirt.“ Aus diesen Gründen hat der Erfinder der vorliegenden Wassersäulen-Maschine dem Aufschlag-Cylinder einen so großen Durchmesser gegeben. Die Quadratfläche desselben hält 314 Quadratzoll. Wird diese Fläche mit der Gefällhöhe des Aufschlagwassers, nämlich mit 50 Fuß multiplicirt, so erhält man 109 Cubikfuß 48 Zoll und eine bewegende Kraft von 7065 Pfund....

|390|

Hier werden wohl die hydrostatischen Gründe, auf welche |391| sich die Erfindung der Wassersäulen-Maschine stüzt, nicht am unrechten Orte stehen. Ich hebe solche aus der Encyclopädie des gesammten Maschinenwesens von Poppe aus. Wassersäulen-Maschine. Mit dieser nüzlichen Maschine hat es folgende Bewandniß. Eine Röhre BAD Fig. 8. sey unten mir einem Kolben ef verschlossen. Wenn nun die ganze Röre BA bis an die untere Fläche des Kolbens ef mit Wasser gefüllt ist, so wird die Wassersäule BAF aus hydrostatischen Gründen den Kolben ef mit einer Gewalt aufwärts gedrückt, die dem Gewicht einer Wassersäule gleich kommt, deren Grundfläche so groß ist, als die Basis des Kolbens, und so hoch als die lothrechte Erhöhung der obersten Wasserfläche B über der Grundfläche des Kolbens ef. Das sehr starke Aufwärtspressen des Kolben ef durch die hohe Wassersäule AB hat eben zur Erfindung der Wassersäulen-Maschine Anlaß gegeben, Ist der Widerstand des Kolbens geringer, als das erwähnte Gewicht der Wassersäule, so bekommt leztere die Ueberwucht, und dann muß der Kolben wirklich aufwärts getrieben werden. Gedenkt man sich nun die Kolbenstange GH so mit Pumpenstangen verbunden, daß beim Aufsteigen des Treibkolbens ef andere Pumpenkolben die erforderliche Bewegung erhalten, so ist man dadurch offenbar sehr leicht im Stande, einen starken Pumpenhub hervorzubringen. Aber mehr Schwierigkeiten hat es, diese Bewegung auch fortzusezen. Hat nämlich der Treibkolben ef seinen ganzen Weg, z.B. cd durchlaufen, „so kann er bei der gedachten Einrichtung nicht wieder bis an seine erste Stelle F zurücktreten, um sich alsdann aufs Neue durch die Wassersäule BAF bis an cd in die Höhe treiben zu lassen, und auf diese Art die vorige Bewegung stets zu wiederholen. Denn das Wasser, welches dem aufsteigenden Kolben immer nachfolgt, verhindert offenbar den Rückgang des Treibkolbens. |392| Will man also im Stande seyn, die Wassersäule AB, welche ihren beständigen Zufluß aus dem Behältniß M erhält, zur steten Betreibung des Treibkolbens ef benuzen, und die Verrichtung in eine wirkliche hydraulische Maschine zu verwandeln, so muß man noch besonders mechanische Mittel dazu anwenden. Man könnte zum Beispiel unten bei ab einen Hahn anbringen, der so beschaffen wäre, daß er bei seiner mittlern Stellung dem Wasser AB den freien Durchgang nach F ließe, bei seiner Umdrehung aber diesem Wasser den Zutritt nach F verschlöße, und in der nämlichen Stellung dem Wasser unter dem Kolben Abfluß durch ab verstattete. So oft nun der Treibkolben bis cd hinaufgetrieben wäre, so könnte man den Hahn durch einen Arbeiter nach derjenigen Richtung hindrehen lassen, bei welcher das Wasser unter dem Kolben durch ab fließen müßte. Alsdann würde entweder das beträchtliche Gewicht der mit in die Höhe gezogenen Pumpenstange, oder sonst ein angebrachtes Gewicht, den Kolben ef von selbst wieder niedertreiben.“ „Es wäre aber noch immer eine Unvollkommenheit der Maschine, daß man bei ihrer Betreibung zum Drehen des Hahns einen besondern Arbeiter nöthig hätte. Es muß daher mit zur Haupteinrichtung der Maschine gehören diesen Arbeiter zu sparen, und die Drehung des Hahns durch die Maschine selbst verrichten zu lassen. Die hierzu dienliche Verrichtung wird Steurung genannt.“ Die Steurung der hier vorliegenden Maschine hat das Eigene, daß das während eines Kolbenspiels benuzte Wasser nicht durch einen Hahn abgelassen wird, sondern die Kolben 4 und 5 (Fig. 4.) verrichten diese Funktion, indem sie dem Wasser wechselsweise den Ausgang gestatten und verwehren....

|400|

Eingeschliffne Kolben werden hier von unsern geschickten Mechanikern schon seit etlichen 30 Jahren verfertiget, und ihre Güte hat sich in vielen Fällen erprobt. Dergleichen eingeschliffne Kolben, so wie Kolben, welche mit Federn gegen die Wand des Cylinders drücken, hat der geschickte Glockengießer Hubinger schon bei mehrern hydraulischen Werken angebracht....

|400|

Kolben mit einer Zinnfütterung mögen allerdings gut seyn, und bei großen hydraulischen Werken sollten weitere Versuche damit angestellt werden.... |401| Obgleich die hier beschriebne Wassersäulen-Maschine keine neue Erscheinung im Gebiete der Mechanik ist, so liefert sie doch einen Beweis von dem Fleiß und der Aufmerksamkeit des Verfertigers. Die ganze Einrichtung der Maschine beruht auf richtigen Grundsäzen und ihre Ausführung im Großen wäre zu wünschen....

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Tafeln


Orte
Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: