Titel: Köchlin, über eine doppeltwirkende Turbine.
Autor: Koechlin, André
Fundstelle: 1844, Band 94, Nr. XX. (S. 118–126)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj094/ar094020

XX. Ueber eine doppeltwirkende Turbine; von den HHrn. André Köchlin und Comp. in Mülhausen (Oberrhein).

Aus dem Bulletin de la Société industrielle de Mulhouse, 1844, No. 38.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

Seit mehreren Jahren ist die Aufmerksamkeit der Mechaniker, Ingenieure und überhaupt der Industriellen vorzüglich auf die Wasserräder mit verticalen Achsen, welche unter dem Namen Turbinen bekannt sind, gerichtet. Es ist anerkannt, daß diese Räder in vielen Fällen große Vortheile vor den älteren Rädern gewähren können. Die Turbinen können unter verschiedenem Druk arbeiten und liefern selbst dann noch einen verhältnißmäßig bedeutenden Nuzeffect, wenn das Hinterwasser bis zu einer Höhe gestiegen ist, wobei die gewöhnlichen Räder nicht mehr arbeiten könnten. Sie können bei niedrigen Gefällen große Wassermassen aufnehmen, ohne daß man genöthigt wäre die Canäle übermäßig breit zu machen; eben so können durch die Turbinen sehr hohe Gefälle benüzt werden, welche man mit gewöhnlichen Rädern nicht mehr gehörig zu benüzen im Stande wäre. Da endlich ihre eigene Geschwindigkeit sehr groß ist, so nähert sie sich schon viel mehr derjenigen, welche für die meisten Maschinen erforderlich ist, wodurch die Kosten für die erste Transmission vermieden werden; daß diese Kosten sehr beträchtlich sind, ist leicht einzusehen, wenn man bedenkt, daß die gewöhnlichen Motoren in der Minute meistens nicht mehr als drei oder vier Umdrehungen machen.

Es blieben jedoch bei den bis jezt construirten Turbinen noch gewisse Lüken auszufüllen, sowohl hinsichtlich der Einfachheit in der Construction, der Herstellungs- und Aufstellungskosten der einzelnen Theile des Apparats, als auch hinsichtlich der leichten Ueberwachung und Unterhaltung desselben-Bedingungen, welche häufig Kunstarbeiten und schwierige Fundamente unter dem Hinterwasser nothwendig machten. Leztere schienen bei dem System der Turbinen unvermeidlich zu seyn, weil sie immer unter den Hinterwasserspiegel gesezt wurden, und folglich nur durch Ausschöpfen oder Auspumpen troken gelegt werden konnten. Bei allen uns bekannten Turbinen ist dieß der Fall; denn bei ihrer Anwendung ging man bisher immer von dem Grundsaz aus daß, um den ganzen Nuzeffect eines Gefälles zu erhalten, es nothwendig sey, die Turbine an der tiefsten Stelle des Gefälles, d.h. an dem Punkt aufzustellen, wo der Wasserstrahl die ganze Geschwindigkeit erlangt hat, welche aus der Fallhöhe hervorgeht.

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Bei der Construction des Rädersystems, welches wir uns patentiren ließen, und dessen Beschreibung nachfolgt, sind wir von einem Princip ausgegangen, welches bisher noch nicht angewandt wurde und einfach in Folgendem besteht: „sezt man zwei Gerinne, d.h. Aufschlagwasser und Unterwasser durch eine Röhre in Verbindung, deren Querschnitt an irgend einer Stelle ihrer Höhe trichterförmig verengert wird, so ist die Geschwindigkeit des Wassers an der verengerten Stelle diejenige, welche aus der ganzen Gefällhöhe hervorgeht.“

Man begreift also, daß diese trichterförmige Verengerung bei gehöriger Anordnung im Stande ist, die ganze Wirkung, welche aus der ihr durch das Durchströmen des Wassers mitgetheilten Geschwindigkeit hervorgeht, weiter fortzupflanzen.

Dieß gestattet uns unsere trichterförmige Verengerung oder unsere Turbine an irgend einem Punkt in der Gefällhöhe nach Gutdünken anzubringen; denn die Wassersäule unterhalb der Turbine kann nach Willkür verlängert werden, nur darf sie nicht höher werden, als daß ihr der Druk der Atmosphäre noch das Gleichgewicht halten kann. Auf diese Weise ist die Wirkung des Wassers zusammengesezt aus dem Druk der Wassersäule, welche sich über dem Motor befindet, und aus der Anziehung der Wassersäule unterhalb desselben; wegen dieses Zusammenwirkens der beiden Wassersäulen nun nennen wir unsern Motor: „doppeltwirkende Turbine.“

Dieses Constructionssystem bietet Vortheile, welche alle diejenigen zu schäzen vermögen, die wissen, von welchem Belang gewöhnlich die Fundamentirungsarbeiten sind, deren Kosten oft bedeutender ausfallen, als die Ausgaben für den Motor selbst.

Für unsere Turbinen ist es hinreichend, die Ablaufröhre, an deren Ende sich die Stellfalle oder Schüze befindet, unter das Unterwasser zu versenken, in derselben die Pfanne, worin sich der Zapfen der verticalen Achse dreht, zu befestigen, und zwar an der passendsten Stelle zwischen Aufschlagwasser und Unterwasser, so daß es immer leicht ist, das Rad plözlich troken zu legen, um es jeden Augenblik untersuchen zu können.

Bei dieser Anordnung der Turbine bewegt sich die Wassersäule vertical und geht in gerader Linie durch dieselbe, was eine große Einfachheit der Construction zur Folge hat. Dieser Anordnung verdanken mir den bedeutenden Nuzeffect, welchen wir bei allen Versuchen, die bis jezt angestellt wurden, erhielten; wir theilen die Resultate, welche wir mit dem Prony'schen Zaume bei den Versuchen |120| mit sämmtlichen von uns im Jahr 1843 construirten Rädern erhielten, in drei Tabellen mit.

Die I. Tabelle enthält zwei Reihen von Versuchen, welche mit der Turbine zu Aspach-le-pont im August von unseren Ingenieuren angestellt wurden, im Beiseyn zweier Bergingenieure, welche den Auftrag hatten die Resultate zu bestätigen.

Die II. Tabelle enthält die Versuche, welchen eine Commission der Société industrielle beiwohnte. Man wird bemerken, daß die mit der großen Turbine erhaltenen Resultate bedeutend von denjenigen abweichen, welche wir selbst früher erhielten, und von denjenigen, welche (in der zweiten Reihe) von der Commission mit der mittelgroßen Turbine erhalten wurden. Diesen Kraftverlust schreiben wir (und alle anwesenden Personen haben sich selbst davon überzeugt) einer Reibung zu, welche zwischen den Schaufeln der Turbine und den Leitcurven des feststehenden Conus (der nicht gehörig aufgestellt war, als die Versuche mit der benannten Turbine angestellt wurden) statt fand. Am Ende derselben Tabelle haben wir in Kilogrammen den Werth der Reibungen durch die Winkelräder, die verticale Turbinenachse, die horizontale Achse, worauf sich der Zaum befand, nebst deren Vermehrung durch den Zaum selbst angegeben.

Die II. Tabelle enthält die Resultate unserer Versuche mit der Turbine, welche für eine der mechanischen Webereien der HHrn. Geigy in Steinen construirt wurde. Sie arbeitet bei einem Totalgefälle von 1,95 Met. und befindet sich 0,80 Met. unter dem Aufschlagwasser; sie hat bei einem Durchmesser von 0,95 Meter eine Höhe von 0,20 Meter; sie macht 92 Umdrehungen in der Minute und wurde construirt, um 650 bis 700 Liter in der Secunde zu absorbiren; wir haben 70 bis 75 Proc. Nuzeffect bei einer Geschwindigkeit von 90 Umdrehungen garantirt.

Der Zaum wurde auf die liegende Achse befestigt, welche ihre Bewegung von der Turbinenachse mittelst zweier conischen Räder, deren Verhältniß wie 60 : 70 ist, erhielt. Die Wassermenge wurde auf einer sehr gut angeordneten Schüze gemessen und nach dem Contractions-Coefficienten von Poncelet berechnet.

Man wird bemerken, daß die von dem Rade absorbirten Wassermassen bis zu 1/4 von der Normal-Wassermasse abwichen, und daß dabei doch der Nuzeffect nur von 89 bis 68 Proc. variirte, und dieß ohne daß die Räder gewechselt oder ausgehoben wurden.

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Beschreibung der doppeltwirkenden Turbine zu Aspach-le-pont.

Fig. 1 ist die Ansicht derselben von vorn.

Fig. 2 der Längendurchschnitt.

Fig. 3 ein Durchschnitt des Grundrisses.

C der Canal für das Aufschlagwasser; c, c der Canal für das Unterwasser.

A, A Röhre von Gußeisen oder Blech; oben an derselben ist der Spurtopfträger befestigt, dann der doppelte Conus (welcher an der Stelle, wo die Achse hindurchgeht, ausgebohrt ist) und unten an dieser Röhre ist die Schüze angebracht.

a bewegliche, mit Schaufeln umgebene Turbine;

b die feste Krone mit den Leitcurven;

d Zapfenträger.

B hölzerner Schwimmer.

V Schüze, um die Turbine troken zu legen.

D, D gußeisernes Gestell, welches das Lager der aufrechtstehenden, und der horizontalliegenden Achse trägt.

Bei großen Turbinen, welche eine große Menge Wasser absorbiren sollen, ersezen wir die Röhre A, A durch solides Mauerwerk, welches am besten aus Quadersteinen aufgeführt wird. In diesem Falle besteht bloß der doppelte Conus, in welchem sich die feste Krone befindet, das eigentliche Rad und die Regulirschüze V aus Gußeisen; leztere wird dann besonders an dem Fundamente befestigt.

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I. Tabelle.

Vergleichende Tabelle
über die Versuche mit dem Prony'schen Zaum an der Turbine der HHrn. Gebrüder Kunemann in Pont d'Aspach.

Textabbildung Bd. 94, S. 122–123
|124| |125|

II. Tabelle.

Vergleichende Tabelle
über die Versuche mit dem Prony'schen Zaume, welche von einem Ausschuß der Mülhauser Industrie-Gesellschaft angestellt wurden.

Textabbildung Bd. 94, S. 124–125
|126|

III. Tabelle.

Vergleichende Tabelle
über die Versuche mit dem Prony'schen Zaum an der Turbine der HHrn. Geigy in Steinen.

Textabbildung Bd. 94, S. 126
|123|

Diese Reibungen sind:Kilogr.
1) Zwischen dem Getriebe und conischen Rade (proportional zum Druke)
nach Morin 8/100 =

27,91
2) Im Lager der liegenden Achse auf der Seite der Räder12,00
3) Im Lager derselben Achse auf der Seite des Zaumes12,94
4) Im oberen Lager der Turbinenachse11,01
––––––
Summa63,86
Für die zweite Reihe der Versuche fand man 54,77.

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