Titel: Zur Geschichte der Fourneyron'schen Kreiselräder.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1838, Band 67, Nr. XLI. (S. 161–168)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj067/ar067041

XLI. Zur Geschichte der Fourneyron'schen Kreiselräder.

Die Verhandlungen des Vereins zur Beförderung des Gewerbfleißes in Preußen enthalten in der vierten Lieferung (1837) S. 167–181 einen sehr schäzbaren Aufsaz des Hrn. Dr. und Professor Egen über die Geschichte des ersten in Herford (in Preußen) erbauten Kreiselrades, welches zuerst verfehlt wurde, später aber gelang. Bei dem allgemeinen Interesse, welches die horizontalen Wasserräder gegenwärtig erregen, glauben wir daraus ebenfalls folgenden (im Polytechn. Centralblatt, Nr. 70, enthaltenen) Aufsaz mittheilen zu müssen:

Hr. Schönfeld in Herford bestimmte sich 1834 zum Bau eines Kreiselrades, welches ein Gefälle von 5 1/2 Fuß und einen Wasserzufluß von 64 Kubikfuß in Triebkraft verwandeln sollte. Nach Fourneyron's praktischen Regeln (Polytechn. Journal Bd. LIII. S. 274) betrug der innere Raddurchmesser 6,03', der äußere 7,43'; die Schaufelzahl 42, die Höhe derselben 10'', der Winkel am äußeren Radumfange mit der Tangente = 40°; 8 Leitcurven schlossen mit der Tangente einen Winkel von 30° ein. Das Rad badete ganz im Unterwasser, und sollte in der Minute 32 Umläufe machen. Dabei glaubte man auf 32 Pferdekräfte rechnen zu können. – Nach Versuchen von Carliczeck machte das Rad rastlos 27 Umlaufe, und gab bei 12 Umlaufen und 50 Kubikfuß Wasserverbrauch der ersten Welle nur 5 Pferdekräfte. – Bei so traurigem Resultate wurde Egen consultirt, welcher schon früher den Hauptfehler der Construction darin zu finden geglaubt hatte, daß die Wasserfäden bei der angegebenen Construction der Leitcurven nicht den Weg nahmen, den ihnen die Theorie zuschreibt. Jede Leitcurve stand mit ihrem Ende senkrecht gemessen 11'' von der convexen Seite der nächsten ab; die Schüze wurde höchstens 4 1/2'' gezogen, die Schüzenbretter waren nur 3'' dik. Außer diesem Hauptfehler bestand noch ein anderer, nämlich der zu große Winkel, welchen die Schaufeln mit dem äußeren Radumfange einschlossen. Egen verordnete zunächst, in die Schaufeln Holzkeile einzusezen, durch welche der zulezt erwähnte Winkel von 40° auf 18° gebracht wurde, und außerdem die Schüzendike auf 8'' zu verstärken.

Bei den persönlich angestellten Untersuchungen zeigte sich, daß |162| durch unvortheilhafte Herstellung der Wasserzuführungscanäle das mögliche Gefalle von 7' 4'' um 35,4 Proc. gekürzt worden war, und daß (mit schwimmenden Weinflaschen ermittelt) 55 K' Wasserzufluß State fanden. Die systematisch angestellten Versuche zeigten, daß bei einem Wasserstrahle, dessen Breite die Höhe vielfach übertrifft, die Wasserfaden nicht parallel bleiben und die Richtung des lezten Elementes der concaven Seite der Leitcurven annehmen; das Wasser kam daher nicht in der vorgeschriebenen Richtung auf die Schaufeln. Es wurde nun die rohe consumirte Kraft zu 26,3 Pferdekräften bestimmt, und die von dem Rade ausgeübte zu

11 Pferdekr. bei 25 Umdrehungen der liegenden Welle,
9,7 – – 12 – – –

folglich war im ersten Falle der Wirkungsgrad 42 Proc., im zweiten 37 Proc. Sollte das Rad beibehalten werden, so ließ sich das Gefälle auf 6 Fuß, folglich die rohe Kraft auf 42,7 Pferdekr. steigern; 42 Proc. davon betragen 17,0; davon gehen ab als ermittelter Widerstand der Betriebstheile: 7 Pferdekr.; folglich bleiben zur eigentlichen Verwendung 10–11 Pferdekr. übrig. Der Zapfen des Rades lag im Wasser, und das Rad konnte nicht gehoben werden. Alles dieß empfahl eine ganz neue Radconstruction.

Fourneyron wurde nach den Bedingungen gefragt, unter welchen er die Construction übernehmen wolle, und forderte 2000 Fr. Reisekosten nebst billigem Honorar für Bemühungen, 11,000 Fr. für das Rad, das in Niederbronn bei Vv. Dietrich und Sohn gebaut werden sollte; er versprach 18 Pferdekr. Leistung (kaum 60 Proc.) und wollte sie nur dann verbürgen, wenn der Preis auf 14,000 Fr. erhöht würde. Solche übertriebene Forderungen schrekten ab.

Carliczeck sammelte auf einer Reise folgende Angaben über Kreiselräder: In Niederbronn fand er ein Rad im Bau für ein Gefalle von 3,050 Meter. Der äußere Durchmesser betrug 1,416, der innere 1,066 Met., die Schaufelhöhe 2,290 Met.; das Rad sollte 36 Schaufeln und 24 Leitcurven erhalten; es war für die Consumtion von 25 K' Wasser und für 51 Umdrehungen berechnet. Der Zapfen war fast so construirt, wie an dem neuen Herforder Rade, und sollte durch ein Rohr von Unten mit Oehl gespeist werden. Das Rad war für ein Gebläse der Maschinenwerkstatt selbst bestimmt. – In Lörrach waren bei den HH. Köchlin zwei Kreiselräder aufgestellt, und zwar in demselben Gerinne, bei 4 1/2 bis 5 Fuß Gefalle und 25 K' Aufschlagwasser für beide Räder zusammen. Das eine Rad hatte 0,800 Met. inneren, 1,100 Met. äußeren Durchmesser, 0,130 Met. Schaufelhöhe, 26 Schaufeln und eben so viel Leitcurven. Der Zapfen war construirt wie der in Niederbronn. |163| Das zweite Rad hatte 3' inneren Durchmesser und 7–8'' Schaufelhöhe; auch dieses Rad hatte 26 Schaufeln und 26 Leitcurven. Die Räder treiben die Maschinen einer Drukerei. Mehr Daten konnten nicht ermittelt werden. – In St. Blassen war das eine Rad, welches eine Baumwollspinnerei treibt, seit 1 1/2 Jahre im Betriebe. Es hat 17'' inneren, 28'' äußeren Durchmesser, 18''' Schaufelhöhe, 36 Schaufeln und 18 Leitcurven, deren leztes Element mit dem Radius einen Winkel von 90° bildet. Bei 70' Gefälle werden 7 K' Aufschlagwasser verbraucht. Das Rad macht 350 bis 370 Umläufe, und hat bei 58 Proc. Nuzeffect eine Kraft von 70 Pferden. Der Zapfen kann geschmiert werden. Das zweite Rad wird für ein Gefalle von 360' und für ein Wasserquantum von 2 K' erbaut. Es wird 0,100 Met. inneren, 0,158 Met. äußeren Durchmesser erhalten. Es bekommt 36 Schaufeln und 36 Leitcurven. Die Zahl der Umlaufe war von Hrn. Fourneyron auf 2210, und die Kraft auf 62 Pferde vorbestimmt worden. Die Zapfen liegen unter Wasser, haben aber eine abgeschlossene Oehlkammer, so daß sie in Schmiere gehalten werden können.

Die mathematische Theorie der Kreiselräder ist sicher begründet und vollständig; es kommt daher nur darauf an, die Bedingungen gehörig anzuordnen, unter welchen das Rad gerade so wirkt, wie es soll. Eine der ersten Bedingungen ist, daß die Höhe jeder Schüzenöffnung ihre Breite mehrfach übertreffe, und daß die Schüzenbretter dik genug sind, um dem Wasser einen Canal von hinreichender Länge darzubieten. Bei der neuen Radconstruction wurden nach Egen 28 bis 30 Leitcurven beplant; jede Schüzenöffnung ist so 2,82'' breit, 4'' lang und bei vollem Schüzenzuge 6–7'' hoch, die untere Seite der Schüzen ist nach Innen zu abgerundet. Die Oeffnungen erlangten auf diese Art die Gestalt, welche für möglichste Verminderung der Contraction am günstigsten ist. Bei einem Versuche betrug die wirkliche Ausflußgeschwindigkeit 86 Proc. der theoretischen. – Die Leitcurven sollten einen Winkel von 60° mit dem Radius bilden, und das Rad mit halber Geschwindigkeit des ausströmenden Wassers sich bewegen. Die innere Peripherie des Rades betrug 14,7', die Ausflußgeschwindigkeit war eben so groß; folglich mußte das Rad 30 Umgänge in der Minute machen. sämmtliche Ausflußöffnungen des Rades betragen im Querschnitte 4,81 □' und sind gegen 53 Proc. größer als die gesammten Schüzenöffnungen bei 5 3/4'' Höhe. Der gußeiserne Ring, an welchen sich die Schüzenliederung anlegt, wurde auf 4 1/4' verengt und dadurch die leichte Beweglichkeit der Schüze hervorgebracht. Der innere Durchmesser des Rades wurde auf 4' 8'' festgesezt und dem Rade eine Breite von 10'' gegeben.

|164|

Nach den Versuchen von Carliczeck beträgt bei dem seit 6 Monaten befriedigend gehenden Rade der Nuzeffect 68 2/3 Proc. bei 32 Umläufen, 6'' Schüzenzug, 5' 7'' Gefälle und 47,1 K' Wasserverbrauch.

Ueber die Kraftverluste gibt Egen folgende werthvolle Notizen: Wenn angenommen werden darf, daß in den Schüzenöffnungen keine Contraction Statt findet, d.h., daß die Wasserstrahlen daselbst parallel liegen, so beträgt die wirkliche Ausströmungsgeschwindigkeit 86 Proc. von der theoretischen. Dann verhält sich die theoretische Wasserkraft zur Kraft des in die Schaufeln einströmenden Wassers wie (100)² : (96)² = 100 : 74, so daß also das Wasser schon 26 Proc. an Kraft verloren hat, bevor es auf die Schaufeln trifft. Will man einwenden, der Geschwindigkeitsverlust sey geringer, so muß man zugeben, daß dann die Wasserstrahlen nicht parallel liegen, und also nicht unter dem vorausgesezten Winkel die Schaufeln treffen, wodurch ein anderer Kraftverlust herbeigeführt wird, der dem bestrittenen leicht nahe kommen mag. – Ein zweiter Kraftverlust ergibt sich dadurch, daß die meisten Wasserstrahlen unter Winkeln auf die Schaufeln zugehen, die von den vorgeschriebenen Neigungswinkeln mehr oder weniger abweichen. Der Verfasser wagt es nicht, diesen Verlust zu schäzen. Ferner wird dadurch noch Kraft eingebüßt, daß das Wasser in den Schaufeln Widerstand findet und daß es nicht in der Tangentialrichtung das Rad verläßt. Endlich noch können die Schüzenblöke nicht genau schließen, es muß sich Wasser durch die Zwischenräume hindurchdrängen und auf den Ausfluß störend einwirken. Alle diese Kraftverluste müssen unerwartet gering seyn, wenn ein Nuzeffect von 70 Proc. übrig bleiben soll, den das Herforder Rad bei 30 Umläufen vielleicht erreicht. Wo von einem bedeutend höheren Effecte solcher Räder die Rede ist, kann man sich des Mißtrauens nicht erwehren. Fourneyron selbst spricht, nach dem er seine Räder verbessert hat, nicht mehr von einem Effecte von 80 Proc. und mehr. Und wie sollten seine früheren Räder, mit nur 10 oder 12 Leitcurven, einen Effect von 83 und 87 Proc. haben leisten können? Es ist gar zu leicht, sich bei hydraulischen Versuchen der Selbsttäuschung hinzugeben, oder unwillkürlich derselben anheim zu fallen. Unter den Augen sachkundiger Männer werden jezt in einem berühmten Bergwerksbezirke Deutschlands (Freiberg?) zwei Kreiselräder gebaut, die unzweifelhaft in allen Theilen zwekmäßig ausgeführt werden. Hoffentlich wird man ihren Effect genau untersuchen, so daß unsere Kenntniß über den Werth solcher Räder recht bald einen erwünschten Zuwachs zu erwarten hat.

Eine Vergleichung der Leistung und Kosten von einem Poncelet'schen |165| und Fourneyron'schen Kreiselrade in dem angegebenen Falle führt zu folgendem Resultate: wäre ein Poncelet'sches Rad gebaut worden, dessen Wellenfortsezung sich unmittelbar an den Königsbaum anschloß, so würde das Bewegungsmoment dieses Rades nebst Welle gegen 1 Pferdekraft ausgemacht haben. Nimmt man ferner den Nuzeffect des Poncelet'schen Rades zu 64 Proc., so wie des Fourneyron'schen Rades zu 70 Proc. an, so lassen sich die Leistungen beider Räder für 55 K' Aufschlagwasser in folgender Art mit einander vergleichen:

Gefälle Poncelet'sches Rad Fourneyron'sches Rad.
Bruttokraft. Nettokraft Bruttokraft. Nettokraft
4 3/4 Fuß 21,6 Pferdek. 20,6 Pferdek. 23,7 Pferdek. 19,7 Pferdek.
6 – 27,3 – 26,3 – 29,9 – 25,9 –
6 1/2 – 29,6 – 28,6 – 32,4 – 28,4 –

Das Poncelet'sche Rad würde also in Beziehung auf Kraftbenuzung dem Kreiselrade nicht nachgestanden haben.

Die Anlagekosten des Poncelet'schen Rades würden die folgenden gewesen seyn, wenn es ganz in Eisen gebaut worden wäre:

I. An Gußeisen waren erforderlich:

für die Wasserradachse 4830 Pfd.
– 14 Radarme 4900 –
– 3 Radkränze 13000 –
– den Kammring 3600 –
– 2 Streben im Gerinne 1200 –
– 2 Zapfenlager 1000 –
– den Regulator 1000 –
–––––––––– Thlr. Sgr. Pf.
in Summa 29530 Pfd. zu 50 Thlr. = 1476 15 –

II. An Schmiedeisen waren erforderlich:
Thlr. Sgr. Pf.
für die Schaufeln 4928 Pfd. zu 90 Thlr. = 443 6 3
– 14 Streben 1200 – – 3 Sgr. = 120 – –
– Schrauben 500 – – 4 – = 66 20 –
– Achsen 480 – – 4 – = 64 – –
–––––––––––––––––––
693 26 3
III. An Rothguß 60 Pfd. zu 15 Sgr. 30 – –
IV. An Modell- und Aufstellungskosten 200 – –
––––––––––
In Summa 2400 11 3

Dagegen hat das neue Kreiselrad gekostet:

|166|
Thlr. Sgr. Pf.
1) Zapfenlager zur Radwelle 500 Pfd. zu 50 Thlr. 25
2 Keile dazu 8 Pfd. zu 5 Sgr. 1 10
2) Die stehende Radwelle 2152 Pfd. zu 56 Thlr. 120 5 4
Schmiedeisen daran 28 Pfd. zu 10 Sgr. 9 10
Messingene Büchsen 31 Pfd. zu 24 Sgr. 24 24
Durchbohrung zum Behuf des Schmierens 5
3) Rohr um die Radwelle 3182 Pfd. zu 56 Thlr. 178 5 9
Schmiedeisen daran 28 Pfd. zu 7 Sgr. 6 16
4) Kreiselrad 2097 Pfd. zu 60 Thlr. 125 25
Die 44 Schaufeln 559 Pfd. zu 4 Sgr. 74 16
5) Leitscheibe 1293 Pfd. zu 60 Thlr. 67 17
Die 28 Leitcurven 413 Pfo. zu 4 Sgr. 55 12
6) Schüzenring 696 Pfd. zu 60 Thlr. 41 23
Liederung, die Holzblöke u.s.w. 36 6
7) Ring, in welchem die Schüzenliederung auf- und
abgeht, 2166 Pfd. zu 56 Thlr.

121

9

8) Kreuz für den Schüzenzug 266 Pfd. zu 50 Thlr. 13 9
Die Stangen dazu 567 Pfo. zu 6 Sgr. 113 12
9) Vorrichtung zum Aufziehen des Rades bei
Reparaturen 74 Pfd. zu 6 Sgr.

14

24

10) Die Schraube für den Schüzenzug 211 Pfd. zu 10 Sgr. 70 10
11) Zapfen der Radwelle 40 Pfd. zu 12 Sgr. 16
Stahlstüke dazu 7 Pfd. zu 25 Sgr. 5 25
12) Die Röhre zum Schmieren 10
13) Das conische Rad auf der Radwelle ungefähr
700 Pfd. zu 50 Thlr.

35


14) Der eisenblecherne Gerinnkasten 100
15) Der Regulator 200
16) An Aufstellungskosten 200
–––––––––––
In Summa 1671 19 1

Es würde demnach allerdings das Poncelet'sche Rad 730 Thlr. theurer geworden seyn, als das Kreiselrad, wenn man ersteres ganz in Eisen hätte bauen wollen. Wenn man aber Arme und Radkränze aus Holz baute, so würde der Preis des Kreiselrades kaum erreicht worden seyn. Die Herstellungskosten der Gerinne und Wassergräben mögen für beide Arten von Rädern ziemlich dieselben bleiben.

Endlich schließen wir unsere Mittheilungen mit Egen's werthvollen Bemerkungen über die Kreiselräder, die unter der besonderen Rüksicht aufgestellt worden sind daß die Leistungen dieser Räder unter den sehr verschiedenen Verhältnissen, in denen sie zur Anwendung kommen können, noch wenig sicher constatirt zu seyn scheinen.

|167|

1) Das Kreiselrad unterscheidet sich dadurch wesentlich von allen übrigen Wasserrädern, mit Ausnahme des Reactionsrades (von Seegner), daß es bei allen Fallhöhen, von der niedrigsten bis zur höchsten, zur Anwendung gebracht werden kann. Die gewöhnlichen Wasserräder werden schon bei Gefallen von 30 Fuß sehr unbehülfliche und trage gehende Kraftmaschinen. Das Kreiselrad wird unstreitig für so hohe und höhere Gefälle künftig sehr häufig mit großem Vortheile zur Anwendung gebracht werden können. In Gebirgsgegenden und beim Bergbau kann man häufig sehr hohe Gefälle zur Benuzung bringen, die darum unberüksichtigt blieben, weil gewöhnliche Wasserräder nicht angewendet werden konnten.

2) Bei Gefällen von 9–30° Höhe geben die rüken- und oberschlächtigen Räder einen um 5–15 Proc. höheren Effect, als Kreiselräder, und werden also schwerlich von denselben verdrängt werden. Besonders möchten Kreiselräder für den Betrieb von Hammer- und Walzwerken weniger geeignet befunden werden. Wenn aber in einzelnen Fällen eine sehr große Winkelgeschwindigkeit, oder Ersparung von Raum, von besonderem Werthe seyn sollte, so würden für sie Kreiselräder zu empfehlen seyn.

3) Für Gefälle von 6–9 Fuß können Poncelet'sche Räder nicht zwekmäßig mehr zur Anwendung gebracht werden. Rükenschlächtige und Brusträder müssen bei bedeutenderem Wasserzuflusse sehr breit gebaut werden; sie haben eine geringe Winkelgeschwindigkeit und übertreffen hier kaum nur noch die Kreiselräder im Nuzeffecte. In vielen Fällen werden für diese Fallhöhen Kreiselräder mit Vortheil zur Anwendung gebracht werden können.

4) Für Gefälle von 3–6° Höhe möchte im Allgemeinen noch immer den Poncelet'schen Rädern der Vorzug einzuräumen seyn. Nur wo eine große Winkelgeschwindigkeit von größerem Werthe ist, oder wo die Welle des Kreisels zu gleicher Zeit als Königsbaum für das Triebwerk benuzt werden kann, treten die Kreiselräder mit entschiedenem Vortheile auf.

5) Für ein Gefälle unter 3' Höhe möchte ebenfalls ein Kreiselrad vor dem Poncelet'schen Rade entschiedenen Vortheil haben, weil bei Anwendung des lezteren Rades der halbe Schüzenzug an: Gefälle verloren geht, was hier schon 16 Proc. und mehr ausmachen kann.

6) Poncelet'sche und gut gebaute rükenschlächtige Räder können ohne besonderen Nachtheil 2–3' tief im Unterwasser baden. Nun betragen aber bei Flüssen von mittlerer Größe (Oder, Spree, Lippe, Ruhr u.s.w.) die häufiger vorkommenden Veränderungen der Wasserhöhen mehr als 3', und dabei werden oft auf solchen |168| Flüssen nur geringe Gefalle benuzt. Unter solchen Umständen wird das Kreiselrad mit großem Vortheile anzuwenden seyn, so daß künftig alle Räder mit Pansterzeugen wegfallen sollten.

Das Kreiselrad ist aber unter allen Wasserrädern am schwierigsten im Entwürfe genau und zwekmäßig den vorhandenen Verhältnissen anzupassen, am schwierigsten auszuführen und am schwierigsten in gutem Betriebe zu erhalten. Wer ein solches Rad anlegen will, vertraue den Entwurf und den Bau nur sachkundigen und umsichtigen Händen an, wenn er des guten Erfolges gewiß seyn will.

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

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