Titel: Whitelaw's und Stirrat's patentirte Wassermühle.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1841, Band 80, Nr. XIX. (S. 92–96)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj080/ar080019

XIX.  Whitelaw's und Stirrat's patentirte Wassermühle.

Aus dem Civil Engineers and Architects' Journal. Jan. 1841, S. 4.

Mit Abbildungen auf Tab. IV.

Fig. 25 ist eine Seitenansicht der neuen Wassermühle, worin einige Theile im Durchschnitt sichtbar sind. Fig. 26 ist ein Grundriß, welcher die Arme und andere Maschinentheile zeigt. Die Hauptröhre a, a leitet das Wasser, welches die Maschine treibt, von einem Reservoir oder irgend einer geeigneten, höher als die Arme liegenden Stelle, in die hohlen Arme b, b. Das Wasser tritt durch den mittleren Theil c in dieselben, und entweicht durch die Ausgußröhren d, d. e, e ist die Haupt- oder Treibwelle der Maschine; sie ist mit den Armen aus einem Stük gegossen. f ist ein konisches Getriebe und g ein konisches Rad, mit deren Hülfe die rotirende Bewegung der Maschine der horizontalen Welle h mitgetheilt wird, welche wiederum die Kraft auf irgend einen andern in Thätigkeit zu sezenden Mechanismus überträgt. i, i, i ist ein an das Bauwerk befestigter Träger, welcher der Welle e, e als Führung dient, während die Unterlage l das eine Ende der Welle h trägt. Der senkrechte Durchschnitt Fig. 25 geht durch die Punkte m, m des Grundrisses Fig. 26. Das obere Lager n der Hauptwelle besizt eine Anzahl Hälse; wäre nur ein einziger Hals vorhanden, so müßte ihm ein größerer Durchmesser als dem Fig. 25 sichtbaren Halse gegeben werden, damit er eine hinreichend große Tragfläche darböte; ein größerer Durchmesser des Halses aber hat auch eine größere Reibung zur Folge, indem alsdann die Reibung in einem größeren Abstande vom Centrum der Bewegung stattfindet. Ist nun eine hinreichend große tragende Oberfläche durch mehrere Hälse zu erreichen, so wird die Reibung geringer seyn, als wenn ein einziger Hals dem Druke der Last Widerstand zu leisten hätte. q, q sind Canäle, durch welche das Wasser, nachdem es die Maschine verlassen hat, aus dem Bassin unter den Armen in das Abflußgerinne gelangt. Da die Arme eine rotirende Bewegung besizen, und die Röhre a, a unterhalb derselben mit dem Apparate in Verbindung steht, so muß für Mittel gesorgt seyn, um das Entweichen des Wassers an derjenigen Stelle, wo die Röhre mit den Armen zusammentrifft, unmöglich zu machen. Eine zu diesem Zweke sich eignende Anordnung ist in Fig. 25 sichtbar. Sie besteht aus einem rings um die untere Seite der Oeffnung c laufenden Kranze und einem Theile p, welcher da, wo er in die Röhre a, a eintritt, cylindrisch abgedreht ist. Eine Lederliederung, ähnlich derjenigen, |93| welche man an dem weiten Kolben einer hydraulischen Presse anwendet, ist in die Vertiefung w, w eingelassen und an dem oberen Theil der Röhre a, a einwärts gebogen, um zu verhindern, daß das Wasser zwischen der Röhre und dem cylindrischen Theile von p entweiche. Es ist nun klar, daß, wenn der Theil p und der Kranz an der Außenseite von c genau abgedreht, und an der Stelle, wo sie zusammenstoßen, ineinander geschlissen sind, der Druk des Wassers in der Hauptröhre auf den unteren Rand p wirkt, ihn mit dem rings um die Oeffnung c hervorstehenden Theil gewaltsam in Berührung erhält, und auf diese Weise den genannten Theilen einen wasserdichten Schluß gibt. Außen an p befindet sich ein Rand mit Löchern, welche zur Aufnahme von Befestigungsbolzen dienen, die an dem oberen Theile von a, a festsizen. Die Fig. 25 sichtbaren Bolzen verhindern die Umdrehung des Theils p, sind übrigens so eingelassen, daß sie p gestatten sich zu heben oder zu senken. Der rings um p laufende Rand dient übrigens noch zu einem andern Zweke. Ein kleines Kabelgarn wird nämlich zwischen ihn und die Hauptröhre gewikelt, um zu verhüten, daß der Theil p herabgleite, wenn in der Hauptröhre kein hinreichender Wasserdruk stattfindet, um ihn zu tragen. Die Röhre a, a ist ausgebohrt, um den Theil p aufzunehmen, welcher so eingelassen ist, daß er in dem ausgebohrten Theile leicht auf- und nieder gleiten kann. r, r, r, r sind Tragbolzen zur Unterstüzung der Arme; s, s Ventile und s, t, s, t Hebel, welche um die Drehungspunkte t, t spielen und eine Verbindung zwischen diesen Punkten und den Ventilen herstellen. An der oberen und unteren Seite eines jeden Ventils befindet sich ein Hebel. Die Stangen u, u verbinden die Hebel s, t, s, t mit den an den Armen befestigten Federn v, v, v, v. Das Ventilende einer jeden Ausgußröhre Fig. 26 bildet einen aus t als Mittelpunkt beschriebenen Bogen, und jedes Ventil ist so gekrümmt, daß es genau an das Ende seiner Röhre schließt. Die Hebel s, t, s, t sind so adjustirt, daß die Ventile s, s, um die Friction so viel wie möglich zu beseitigen, ohne Reibung auf den Enden der Ausgußröhren spielen; denn es ist nicht wesentlich, daß die Ventile genau wasserdicht schließen.

Wenn nun die Maschine so schnell sich dreht, daß die vereinigten Centrifugalkräfte der Ventile s, s, der Stangen u, u, der Hebel s, t, s, t und der Federn diejenige Kraft überwiegen, welche die Federn v, v, v, v so, wie Fig. 26 zeigt, spannt, so werden begreiflicher Weise die Ventile von dem Centrum der Maschine so weit sich entfernen, bis die Kraft der Federn wieder groß genug ist, um die Centrifugalkraft der Ventile u.s.w. zu überwältigen. In Folge der Fliehkraft werden daher die Ventile die Enden der Ausgußröhren bedeken |94| und auf diese Weise weniger Wasser entweichen lassen; die natürliche Folge hievon ist, daß die hydraulische Wirkung eine Verminderung erleidet, wenn die Maschine etwa zu rasch sich bewegen sollte. Wenn die Federn bedeutend gespannt, und die Ventile ganz offen sind, so wird schon ein geringer Zuwachs der Geschwindigkeit der Maschine die Ventile veranlassen, die Enden der Ausgußröhre gänzlich zu bedeken; sind dann die Röhrenenden verschlossen, so kann das Wasser zur Umdrehung der Maschine nichts mehr beitragen. Daraus geht deutlich hervor, daß die Maschine sich so einrichten läßt, daß, wenn sie nur eine geringe Kraft auszuüben hat, sie dennoch nicht mit viel größerer Geschwindigkeit sich bewegt, als wenn sie mit voller Kraft arbeitete.

Die Wirkung der neuen Wassermühle gründet sich auf ein ähnliches Princip, wie die der bekannten Barker'schen Mühle, nur daß die Arme gekrümmt oder anders gestaltet sind, so nämlich, daß sie dem Wasser gestatten, vom Centrum nach den Extremitäten der Arme hin, wenn diese in Bewegung sind, in gerader oder beinahe gerader Linie sich fortzubewegen. Auf diese Weise sind jene Nachtheile beseitigt, welche entstehen, wenn das Wasser mit den Armen herumgeführt wird, wie dieß bei Barker's Mühle der Fall ist.

Die Krümmung der Arme ist so beschaffen, daß sie dem Wasser von dem Centrum gegen die Ausgußmündungen hin zu fließen gestattet, ohne durch den Apparat, selbst wenn er mit seiner größten Geschwindigkeit arbeitet, mit herumgeführt zu werden. Demgemäß wird die rotirende Bewegung der Arme dem Wasser keine Centrifugalkraft verleihen. Daher beruht die bei dieser neuen Wassermühle thätige Kraft einfach auf dem Rükwirkungsvermögen und auf dem Gewicht einer Wassersäule von derselben Höhe wie die effective Wasserhöhe an der Mühle und von einer der Querschnittsumme aller Ausgußröhren gleichen Grundfläche. Wenn die Maschine stillsteht, so ist eine von diesen Kräften so groß wie die andere; dreht sie sich dagegen so schnell um, daß die Mittelpunkte der Ausgußmündungen sich mit derselben Geschwindigkeit bewegen, mit welcher das Wasser ausfließt, so hört die rükwirkende Kraft auf, weil in diesem Falle das Wasser aus der Ausgußmündung in beinahe horizontaler Richtung ohne alle Bewegung heraustritt. Wenn der zu überwältigende Widerstand so groß ist, daß er mit der aus dem Gewichte des Wassers sich ergebenden Kraft das Gleichgewicht hält, so ist doch immer noch die Reactionskraft übrig, um der Maschine ihre Geschwindigkeit zu geben; und da das Gewicht des Wassers dasselbe bleibt, die Maschine mag in Bewegung oder in Ruhe seyn, so wird die Reactionskraft, bevor sie aufhört thätig zu seyn, die Geschwindigkeit so lange steigern, |95| bis die Mittelpunkte der Ausgußmündungen mit derselben Geschwindigkeit sich bewegen, mit welcher das Wasser aus den Armen zum Vorschein kommt. Sonach erreicht der Effect der Maschine sein Maximum, wenn ihre Ausgußröhren sich mit der Geschwindigkeit des aus ihnen strömenden Wassers bewegen, und dieses Maximum ist gleich dem ganzen mechanischen Moment des Wasserverbrauchs. Denn in derselben Zeit, in welcher ein gegebenes Gewicht Wasser consumirt wird, ist auch die Maschine im Stande, ein eben so großes Gewicht von dem Mittelpunkte der Ausgußmündungen an bis an das obere Niveau des Wassers in der Leitung zu heben. Hieraus folgt ein nur geringer Kraftverlust, welcher zum größten Theil durch den Widerstand des Wassers bei seinem Durchgang durch die Hauptröhre und die Maschine herbeigeführt wird. Dieser Theil der Kraft ist, wie unten gezeigt werden soll, sehr unbeträchtlich; durch eine kleine Abänderung einiger Maschinentheile kann dieser geringe Verlust noch mehr vermindert werden.

Eine kürzlich für die Werke der HHrn. Neill, Fleming und Reid errichtete Maschine gab als Resultat einer Prüfung mit dem Prony'schen Frictionsapparat (Bremsdynamometer) 75 Proc. der ganzen Wasserkraft. Die Wasserkraft beträgt 79 Pferdekräfte, und die Kraft der Maschine belief sich auf 59,25 Pferdekräfte, also, wie oben bemerkt, auf 75 Proc. Hrn. Stirrat's Wassermühle von 2 1/2 Pferdekräften war die erste dieser Art, welche erbaut wurde; sie ward auf demselben Wege, wie die vorher erwähnte Maschine geprüft, und gewährte ein gleich günstiges Resultat.

Wir führen hier einige von den Vortheilen an, welche die hydraulische Maschine der HHrn. Whitelaw und Stirrat einem oberschlächtigen Rade der besten Construction gegenüber besizt. Die neue Mühle besizt einen Regulator, welcher ihre Bewegung so gleichförmig, wie die der bestconstruirten Dampfmaschine macht; wenn ein Theil oder auch der ganze durch das Wasserrad in Thätigkeit gesezte Mechanismus auf einmal abgesperrt wird, so ist doch eine Veränderung in der Geschwindigkeit des Rades kaum bemerkbar. Die Geschwindigkeit der neuen Maschine läßt sich jedem Zwek anpassen: oder allgemein gesagt, man kann ihr eine solche Einrichtung geben, daß sie in einer gegebenen Zeit eine gewisse Anzahl Umdrehungen macht; hienach fällt alles zwischenliegende Räderwerk hinweg. Die Theile des Wasserrades erleiden nur eine geringe Abnuzung, denn sein Gewicht wird durch das Gewicht der Wassersäule vollkommen balancirt; mithin wird fast alle Friction und folglich auch jede Abnuzung an den reibenden Theilen beseitigt. Fünf dieser Maschinen sind bereits im Gang, und noch hatte kein Arbeiter seit sie in Gang |96| gesezt wurden, irgend etwas an einer derselben auszubessern, obgleich eines der Wasserräder beinahe zwei Jahre lang in constantem Gebrauch war. Die neue hydraulische Maschine nimmt auffallend wenig Raum ein. Sie bedarf zu ihrer Befestigung keines sehr kostspieligen Bauwerks, oder eines sonstigen Gerüstes, und die Kosten der Maschine selbst sind auf jeden Fall sehr unbedeutend, besonders bei einem hohen Gefälle, wo ein oberschlächtiges Rad das damit verbundene Bauwesen und die Aushöhlung mit enormen Kosten verknüpft ist. Bei einem sehr hohen Gefälle, wo die Aufstellung eines gewöhnlichen Wasserrades außer dem Bereiche der Möglichkeit liegt, kann das neue Wasserrad mit großem Vortheil in Anwendung gebracht werden. Die neue Maschine läßt sich leicht heben oder senken, je nachdem das Unterwasser hoch oder niedrig steht, und eine Gattung derselben arbeitet mit sehr bedeutendem Vortheil unter Wasser. Ein oberschlächtiges Wasserrad der besten Construction leistet, nachdem seine Geschwindigkeit auf einen den gewöhnlichen Zweken angemessenen Grad gebracht worden ist, nicht mehr als 70 Proc. der ganzen Wasserkraft, während der neue Apparat, wie bereits erwähnt wurde, einen Nuzeffect von 75 Proc. gibt, welcher sich noch steigern läßt.

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