Titel: Ueber Fontaine's Turbine.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1845, Band 96, Nr. LXXXV. (S. 340–357)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj096/ar096085

LXXXV. Beschreibung der Turbine mit vielen Schüzen des Hrn. Fontaine, Mechanikers in Chartres.

Aus dem Bulletin de la Société d'Encouragement, Febr. 1845 S. 53.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Der Erfinder dieser Turbine erhielt bei der Industrieausstellung zu Paris im Jahre 1844 wegen derselben eine silberne Medaille.

Fig. 1 ist ein verticaler Durchschnitt durch die Mitte der Turbine, ihrer Schüzenvorrichtung und des Leitrades. Fig. 2 zeigt die vollständige Turbine von Oben gesehen. Hr. Fontaine läßt einen oberhalb angebrachten Zapfen das ganze Gewicht der Turbine tragen; |341| dieser Zapfen dreht sich mit einer hohlen Säule A, an welche oben eine Erweiterung A' angegossen ist, um darin Raum für die Pfanne, den Zapfen und die Schraubenmutter zu haben. Diese Säule umgibt fast ihrer ganzen Höhe nach eine Achse B, welche in der Mitte der Fußplatte C gut befestigt ist, und diese selbst ist zuvor auf einen großen Quaderstein D am Grunde des Wassers aufgeschraubt. Der obere dikere Theil a dieser Achse ist mit einer metallenen Pfanne b, Fig. 3, versehen, und in diese ist eine Stahlplatte c eingelegt, auf welcher sich der Zapfen d dreht. Lezterer ist von Schmiedeisen, unten angestählt und weiter oben mit einem Gewinde versehen, über welches eine Mutter e geschraubt wird, um die Höhe der Turbine zu reguliren. Soll die Bewegung der Turbine in ein höher gelegenes Stokwerk fortgepflanzt werden, so kuppelt man auf die Säule A eine verticale Achse E und läßt den Zapfen d in dieselbe hineinreichen.

Das eigentliche Rad besteht aus zwei Theilen: 1) aus einer Krone F, welche aus zwei concentrischen Ringen besteht, zwischen denen sich die gekrümmten Schaufeln f befinden; 2) aus einem gußeisernen Teller H, welcher auf die sich drehende Achse oder Säule mittelst Schrauben h befestigt ist. Die Oeffnungen g in diesem Teller gestatten, daß man das Innere reinigen, die Schrauben h anziehen und die Mutterschrauben, durch welche die Krone der Turbine mit dem Teller verbunden ist, einbringen kann.

Ueber der Krone F ist eine zweite G, Fig. 1, 2, 6 und 8 angebracht. Sie ist mit den Leitschaufeln i aus einem Stük gegossen, deren Neigung Fig. 6 und 7 der Neigung der Turbinenschaufeln entgegengesezt ist. Die Zahl der Leitschaufeln beträgt die Hälfte der Turbinenschaufeln. Da die Krone G ganz feststehen muß, schraubt sie Hr. Fontaine mit Schrauben k auf Balken, welche in das Fundament-Mauerwerk eingelassen sind, so daß sie ungefähr gleiche Höhe mit dem gewöhnlichen Unterwasserspiegel haben. An der Krone G sind innen und außen Ränder angegossen, damit man dieselbe an eine gußeiserne Scheibe I anschrauben kann, welche mit einem hölzernen Boden n bedekt wird. Die Scheibe I ist in der Mitte mit zwei metallenen Lagern m versehen, um die Turbinenachse in verticaler Richtung zu erhalten und zu verhüten, daß dieselbe nicht einem Seitendruke nachgeben kann.

Aus dem Durchschnitte Fig. 1 ist ersichtlich, daß der obere Theil der Krone, da wo das Wasser in dieselbe einströmen soll, abgerundet ist und sich an den abgerundeten Theil des Holzbodens anschließt, um den Wassereinstuß zu erleichtern und die Contraction zu verringern. Eine aus zwei Theilen bestehende Röhre K, welche sich bis über den höchsten Oberwasserspiegel erhebt, verhindert daß das Wasser zu den |342| Lagern in der Scheibe I gelangen kann. Hr. Fontaine nimmt, wie bei dem Systeme von Callon eben so viele Schüzen an, als Oeffnungen in dem Leitrade sich befinden. Jede dieser Schüzen besteht aus einer rechtwinkeligen gußeisernen Platte p, welche mit kleinen Vorsprüngen versehen ist, die in Nuthen eintreten, welche sich in den beiden cylindrischen Theilen der oberen Krone befinden. Sind diese Schüzen auf die tiefste Stelle herabgelassen, so schließen sie die Zuflußöffnungen Vollkommen, wie aus Fig. 6 zu sehen ist; sind sie aber in die Höhe gezogen, so lassen sie diese Oeffnungen ganz frei, wie Fig. 7 deutlich zeigt. Die Rükseite einer jeden Schüze p ist mit einem abgerundeten Holzstüke r versehen, um dem Wasser so wenig als möglich Widerstand darzubieten und folglich Kraftverlust zu vermeiden. Diese Holzbekleidung geht bis auf die Ebene des Rades hinab, und bedekt so vollständig zwei auf einander folgende Schaufeln, wie Fig. 6 zeigt.

Um alle Schüzen gleichzeitig mit einander bewegen zu können, befestigt Hr. Fontaine oben an jeder derselben eine verticale Stange j, und diese sind wieder mit einem gemeinschaftlichen Ringe J, Fig. 1 und 6, verbunden, welcher an seinem Inneren Ohren t trägt, um in denselben die drei Zugstangen N befestigen zu können, welche nur gehoben oder gesenkt zu werden brauchen, um zu gleicher Zeit alle Schüzen zu öffnen oder zu verschließen. Diese Zugstangen sind an ihrem oberen Ende mit einem Gewinde versehen und gehen durch metallene Muttern in den verzahnten Rädern M, M, welche durch eine endlose Kette O, Fig. 1 und 2, so mit einander vereinigt sind, daß, wenn das eine derselben gedreht wird, auch die übrigen diese Bewegung annehmen müssen. Deßhalb ist auf dem einen dieser Räder ein cylindrisches Rad P mittelst Schrauben, welche durch die Ohren o gehen, befestigt. Mit diesem Rade P ist ein Getriebe im Eingriffe, dessen verticale Achse ein horizontales Winkelrad q trägt, das durch ein verticales Winkelrad s getrieben wird. Auf der Achse u dieses lezten, und zwar im Inneren des Gebäudes, ist ein Schwungrad mit Kurbel q angebracht. Die verticale Achse, durch welche das Rad P getrieben wird, geht durch eine Art von Pfeiler oder Säule aus Gußeisen R, welche oben mit einem Metalllager versehen ist und mit zwei Armen v, v endigt, die ebenfalls mit Messing ausgefüttert sind, und in welchen sich die horizontale Achse u dreht. Die Säule ist auf einem der drei Arme des gußeisernen Kreuzes L aufgeschraubt, in dessen Mitte eine Metallhülse x sich befindet, durch welche die hohle Turbine oder Treibachse geht und deren Seitenbewegungen verhindert werden. Um die Bewegung der Zugstangen N zu beschränken, |343| wurden auf dieselben unter dem Boden Ringe mit Stellschrauben y, y aufgeschoben, welche, wenn sie an dem Boden anstoßen, anzeigen, daß die Schüzen vollständig geöffnet sind. Auf diese Weise ist man sicher, daß sie niemals aus ihren Leitnuthen herauskommen und folglich jedesmal an ihre Stelle zurükgelangen, wenn man sie ganz schließen will.

Die so eben beschriebene Turbine, welche eine Mahlmühle mit 4–5 Paar Steinen zu treiben hat, arbeitet bei einem mittleren Gefälle von 1,40 Meter. Sie hat 64 Schaufeln, deren Krümmung durch zwei Kreisbogen gebildet wird, von denen der eine a'b', Fig. 7, seinen Mittelpunkt o' auf der Horizontallinie hat, welche mit der oberen Fläche der Turbine zusammenfällt; der andere hingegen b'c' hat seinen Mittelpunkt o oberhalb dieser Linie. Betrachtet man die Curve am äußeren Radkranze, so findet man als Radius des ersten Kreisbogens ungefähr 0,18 Meter, und als den des zweiten 0,30 Meter. Hr. Fontaine suchte die Hauptbedingung zu erfüllen, daß das Wasser so viel als möglich unter rechtem Winkel auf die Radschaufeln gelangt und so viel als möglich tangential von denselben abfließt, um den größten Nuzeffect zu erreichen. Die Krümmung der Leitschaufeln besteht ebenfalls aus Kreistheilen, an welche sich aber ein kleines gerades Stük anschließt. Der untere Bogen 'a', dessen Mittelpunkt o'' ist, ist derjenige, welcher das Wasser auf die Radschaufeln leitet; er hat einen Halbmesser von 0,28 Meter, so daß er mit der Horizontallinie o'a' einen Winkel bildet, welcher nicht über 11 bis 12 Grade hat.

Bericht der Civilingenieure Alcan und Grouvelle über die Versuche, welche mit einer von Hrn. Fontaine erfundenen und erbauten Turbine in der Mühle von Vadenay, bei Châlons-sur-Marne angestellt wurden.

Aus dem Bulletin de la Société d'Encouragement, Febr. 1845, S. 55.

Seitdem Hr. Fourneyron den Nuzeffect der Turbinen verdoppelt und an ihnen sehr schäzbare Eigenschaften aufgefunden hat, beschäftigte sich eine große Anzahl geschikter Ingenieure mit diesem Motor, welcher früher nicht befriedigten Bedürfnissen entspricht. Die HHrn. Fourneyron, Fontaine, Olivier und Passot und noch mehrere Andere machen sich den Vorzug ihrer Systeme streitig.

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Um die Leistungen der Turbinen zu bestimmen, hat man zweierlei Mittel: das Messen der erzeugten industriellen Arbeit, und den dynamometrischen Zaum.

Das erste hängt von so vielen Einzelnheiten ab, daß man, wenn unter gleichen Umständen verschiedene Motoren zum Treiben derselben Maschinerie angewendet werden, kaum hoffen kann, ohne den dynamometrischen Zaum nur halbwegs annähernde Resultate zu erhalten. Nehmen wir als Beispiel das Vermahlen des Getreides und sezen voraus, daß die Mühlen in derselben Maschinenfabrik construirt wurden, so weiß wohl Jedermann, daß die Menge des in einer gewissen Zeit vermahlenen Getreides und die absorbirte mechanische Kraft von der gerade üblichen Vermahlungsweise abhängig sind; deßgleichen von der Art des erzeugten Productes, sey es nun Mehl oder mehr oder minder feines Schrot, ferner von der Beschaffenheit der Steine, von ihrer besseren oder schlechteren Schärfung, von den Eigenschaften des Getreides, dem Grade seiner Trokenheit, überhaupt von so vielen Umständen, unter denen mehrere auf den Motor Bezug haben, daß mit derselben gegebenen Kraft ein ein-, zwei-, drei- und mehrfaches Product an gemahlenem Getreide hervorgebracht werden kann. Dasselbe gilt von irgend anderen Maschinen.

Es bleibt also nur der dynamometrische Zaum übrig, dessen Genauigkeit, abgesehen von Fehlern, welche beim Experimentiren vorkommen können, nicht bestritten werden kann, vorzüglich hydraulische Motoren betreffend. Und doch zeigen die zahlreichen Versuche, welche an verschiedenen Motoren, sey es nun eines wissenschaftlichen oder industriellen Zwekes wegen, oder wegen Streitsachen, mit dem Zaume vorgenommen wurden, daß diese, was die Leistung anbetrifft, genauen und leicht zu messenden Resultate, nicht mehr die nämliche Sicherheit gewähren, sobald man diese Leistung mit der rohen Kraft, welche der Motor absorbirte, vergleichen will; d.h. die direct mittelst des Zaums erhaltenen Ziffern sind vollkommen sicher und ergeben wirklich den absoluten Werth des Motors, was von großer Wichtigkeit für die Industrie ist; allein die aus diesen Ziffern zu ziehenden Folgerungen in Betreff des Nuzeffectes eines und desselben Motors sind zahlreichen Unsicherheiten unterworfen. Die Beobachter haben diesen wichtigen Unterschied bisher zu sehr vernachlässigt. Sie sezen mit Unrecht voraus, daß die strenge Genauigkeit des Zaumes auch bei den Berechnungen des Wasserverbrauchs stattfinde, denen sehr genaue Versuche und hydraulische Messungen vorangehen müssen, und welche die Anwendung eines Coefficienten nothwendig machen, welcher bei jeder Anordnung zum Messen des Wassers ein anderer und häufig unbekannt ist, oder doch wenigstens bestritten werden kann. Diese |345| Unsicherheit wird besonders groß beim Messen des Wassers durch Schüzen; ein Verfahren, welches fast immer als das leichteste angenommen wird, wobei aber nochwendig oft die zweifelhaftesten Coefficienten angenommen werden müssen.

Ueberhaupt ist die wissenschaftliche und vergleichende Schäzung der Kraft von Motoren sehr schwierig, und ihr wahrer Werth kann nur durch Messungen mit dem Zaume unzweifelhaft ermittelt werden. In der Praxis indessen, und innerhalb der Gränzen von einigen Procenten, kann die Vergleichung verschiedener Systeme von Motoren mit großem industriellen Nuzen durch Bestimmung des Wasserverbrauches und Versuche mit dem dynamometrischen Zaume angestellt werden, wenn man für beide die sichersten Verfahrungsarten anwendet.

Diese Betrachtungen drängten sich uns durch eine Arbeit auf, von der wir vergebens hofften, daß dadurch eine Vergleichung von zwei Turbinensystemen bewerkstelligt werden könnte.

Hr. Fontaine hat uns nämlich eingeladen, eine Reihe von Versuchen mit seinem Turbinensysteme anzustellen, womit früher schon zweifelhafte Versuche von dem geschikten Hrn. Taffe, Professor an her Gewerbeschule in Châlons, gemacht wurden. Die zu den Versuchen verwendete Turbine steht in der Mühle zu Vadenay, wo schon sei mehreren Jahren eine Turbine von Fourneyron im Gange ist. Neide treiben ähnlich construirte Mahlgänge nach englischer Art, ein seltener Umstand, worin wir ein sicheres Mittel zum Vergleiche beider Turbinen zu finden glaubten. Wir wurden bei unseren Versuchen von Hrn. Candelot, dem Eigenthümer der Mühle, unterstüzt, welcher seine Schmiede und Arbeiter mehrere Tage hintereinander zu unserer Verfügung stellte.

Hr. Fontaine blieb während der ersten drei Tage bei uns; Hr. Taffe, welcher zu den Versuchen eingeladen war, konnte leider nicht abkommen; aber der Hauptmann des Geniecorps, Hr. Gosselin, verabredete mit uns den Gang, welchen wir beim Nivellement und den Vorarbeiten, so wie bei den Versuchen der ersten und zweiten Reihe befolgen wollten.

Die Turbinen der Mühle zu Vadenay sind an den beiden Enden des Gebäudes aufgestellt; jede erhält ihr Wasser aus der Noblette durch einen Canal, welcher mit einem eisernen Rechen versehen ist, und gießt es in ein großes Bassin aus, und zwar die Turbine von Fontaine durch einen Abzugscanal von 2,25 Meter Breite und 24 Meter Länge, die Turbine von Fourneyron hingegen beinahe direkt.

Das einzige Mittel einer gemeinschaftlichen Messung für beide |346| Turbinen war demnach eine Schüze oder ein Streichwehr, welches man am Ende des Bassins anbrachte, da wo dasselbe sich wieder in den Fluß ergießt, ungefähr 10 Meter vom Abzugscanal entfernt und so nahe als möglich an der Mündung, folglich außerhalb der Wirkung der Abzugsgeschwindigkeit. Dieses Wehr von 0,70 Meter Dike ließ gar kein Wasser durch. Seine verticalen Wände und seine vollkommen horizontale Schwelle waren von gut befestigten Brettern gemacht.

In einer Entfernung von 5 bis 6 Metern von dem Streichwehre wurde ein Index angebracht, um den Höhenunterschied des Wassers im Bassin zu messen und folglich die Dike des Wasserstrahles, d.h. die Höhe des Wassers im Bassin über der Schwelle des Streichwehres. Dieser Index bestand aus einem starken Querbalken, welcher auf Pfählen unwandelbar befestigt war und durch dessen Mitte eine eiserne Stange ging, deren Spize beliebig mit der Oberfläche des Wassers in Berührung gebracht werden konnte. Durch Nivellirungen, die nach zwei Tagen wiederholt wurden, bestimmten wir den mittleren Höhenunterschied der Schwelle unter dem Index. Wir fürchteten, daß wegen der Lage dieses Index zwischen dem Abzugscanale der Fontaine'schen Turbine und dem Streichwehre, bei den Versuchen mit dieser Turbine eine Erhöhung des Wasserspiegels stattfinden möchte, obgleich das Bassin zehnmal so breit ist als der Abzugscanal selbst; zwei Abstekpfähle jedoch, welche so weit eingetrieben wurden, daß ihre obere Fläche mit dem Wasserspiegel zusammenfiel, und von denen der eine neben dem Index, der andere hingegen außerhalb aller Strömung angebracht war, überzeugten uns vollständig über diesen Punkt.

Der Zaum bestand wie gewöhnlich aus einem gußeisernen Muff, welcher durch Stellschrauben auf die senkrechte Turbinenachse befestigt wurde, und aus einem Hebel von Eichenholz, dessen Ende einen Viertelkreis von circa 1,90 Meter Halbmesser trug. Das Arbeitsseil ging über eine Scheibe, und das herabhängende Ende war mit eisernen Haken versehen, an welche die Belastung des Zaumes gehängt wurde, zu welcher jedoch die Haken jedesmal gerechnet wurden.

Derselbe Apparat wurde an beiden Turbinen angewandt, und zwar bei der Fourneyron'schen Turbine an der zweiten senkrechten Achse, und bei der Fontaine'schen Turbine an der ersten, indem man dieselbe jedoch die zweite Achse mittreiben ließ.

Um das Gefälle zu bestimmen, nahmen wir das Niveau des Aufschlagwassers in der Wasserkammer, damit jeder Gefälleverlust Vermieden wurde, welcher in den Zuleitungscanälen durch die ungleichen |347| Rechen hätte entstehen können. Unserer Ueberzeugung nach muß indeß beim Messen des Nuzeffectes eines Wasserrades das Totalgefälle vom Oberwasserspiegel bis zum Unterwasserspiegel als Basis dienen, so daß, wenn wegen der Localität oder des Systems nicht das vollständige Gefälle benüzt wird, dieser Gefälleverlust anzusehen ist, als wäre er durch den Motor selbst verursacht, statt daß man ihn zu Gunsten des Nuzeffectes von dem Totalgefälle abzieht. Uebrigens hat keines der erwähnten beiden Turbinensysteme bei den wohl angeordneten Canälen und den hinlänglich breiten Rechen nothgedrungen einen Gefälleverlust zur Folge.

Der Zaum wurde beständig begossen und die Versuche eine hinlängliche Zeit fortgesezt, so daß die Geschwindigkeit der Turbine regulirt war und der Unterwasserspiegel immer genau gleiche Höhe behielt, was man durch den eisernen Index scharf sehen konnte.

Bei den Versuchen selbst hielt der eine von uns eine Uhr in der Hand, und gab durch eine Gesticulation das Zeichen zum Anfange und zum Ende des Versuches, welcher 5 Minuten dauerte und oft wiederholt wurde, während der andere mit lauter Stimme die Umdrehungen des Rades zählte, was innerhalb der beobachteten Gränzen der Geschwindigkeit leicht thunlich war. Bei großen Geschwindigkeiten diente ein kleiner Körper, welcher auf die Turbinenachse vorspringend befestigt war und worauf der Beobachter die Hand legte, zur genauen Bestimmung der Geschwindigkeit. Andere anwesende Personen controlirten zu gleicher Zeit das Messen mit der Uhr und die Anzahl der Radumdrehungen. Hr. Fontaine bestätigte zum Voraus den guten Zustand seiner Turbine; wir haben dieselbe jedoch auch innerlich besichtigt.

An der Fourneyron'schen Turbine, welche seit mehreren Jahren im Gange ist, war der Zapfen erneuert; wir legten sie troken und untersuchten sie mit der größten Sorgfalt. Ihr Zapfen schien in gutem Zustande zu seyn, deßgleichen die Holzverdoppelungen und die Curven, und man konnte sie im Wasser leicht mit der Hand drehen. Wurde diese Turbine stille gestellt, so verlor sie in der Secunde ungefähr 15 Liter Wasser; war sie aber im Gange, so verschwand dieser Verlust. Die Fontaine'sche Turbine ließ ebenfalls Wasser durch, weil die Stange an einer der kleinen Schüzen gebrochen war und wir schäzten diesen Verlust demjenigen bei der Fourneyron'schen Turbine gleich. Wir bestimmten zuerst die Wassermenge, welche über das Wehr floß, während die Turbinen stille standen; sie rührte von Quellen in dem Bassin und davon her, daß die Turbinen Wasser durchließen.

Eine erste Beobachtung, während die Fourneyron'sche Turbine |348| vollkommen abgesperrt war, ergab als Summe des Wassers, welches die Quellen lieferten und die Fontaine'sche Turbine verlor, 52 Liter. Eine zweite, zweimal wiederholte Beobachtung, nachdem die Fourneyron'sche Turbine wieder frei gemacht wurde, ergab 67,27 Liter als Summe des Verlustes beider Turbinen und des Wassers, welches die Quellen lieferten. Der Verlust der Fourneyron'schen Turbine beträgt demnach 15,27 Liter, und nimmt man denjenigen der Fontaine'schen Turbine als gleich groß an (was der Wirklichkeit sehr nahe kommen dürfte), so bleibt als Product der Quellen 36,73 Liter.

Wir stellten hierauf mit der Fontaine'schen Turbine Versuche an, welche die zweite Reihe der in unten folgender Tabelle mitgetheilten bilden. Die Schüzen wurden so hoch als möglich, nämlich 0,55 Met. aufgezogen; dann auf 0,35 Met., und bis auf 0,20 Met. gesenkt, indem man die Belastung des Zaumes so veränderte, daß man Resultate sowohl für die gewöhnliche Geschwindigkeit der Turbine (nämlich 33–38 Umdrehungen) als für größere und kleinere Geschwindigkeiten erhielt, und auch ohne Belastung des Zaumes.

Dieselben Versuche wurden mit der nämlichen Sorgfalt und unter denselben Bedingungen mit der Fourneyron'schen Turbine für ihre gewöhnliche Geschwindigkeit (65–70 Umdrehungen) angestellt, deßgleichen für größere und kleinere Geschwindigkeiten, auch ohne Belastung des Zaumes.

Wir ließen hierauf die Fontaine'sche Turbine zwei Paare englischer Mühlsteine von 1,30 Meter Durchmesser nebst den Beutelmaschinen treiben, jedoch ohne die Puzmaschine. Mehrere Säke Getreide wurden dann sorgfältig mit der Schaufel gemengt, damit man jeder Turbine 200 Kilogr. vollkommen gleiches Getreide zum Vermahlen geben konnte; zwei Paare ganz gleicher Mühlsteine wurden dann an der Fourneyron'schen Turbine in Bewegung gesezt; das Vermahlen wurde durch den Müllermeister und Hrn. Candelot selbst in unserer Gegenwart und mit der gewissenhaftesten Gleichheit regulirt. Man zählte die Turbinenumdrehungen, als sie ihre gewöhnliche Geschwindigkeit hatten, und maß den Wasserverbrauch an dem Wehre und die Zeit, welche jede Turbine nothwendig hatte, um die oben genannte Arbeit zu vollenden. Hierauf wurde das gelieferte Product an Mehl gewogen, was für beide Systeme genau gleich gefunden wurde.

Es wurden alle Vorsichtsmaaßregeln getroffen, um die beiden Turbinen unter dieselben Arbeitsbedingungen zu bringen, jedoch mit dem wesentlichen Unterschied, daß die Schüzenvorrichtung der Fontaine'schen vollkommen geöffnet war, und diese deßhalb beinahe ihr volles Wasser erhielt; während die Fourneyron'sche Turbine, |349| welche wegen des damaligen niedern Wasserstandes nicht lange genug mit vollem Wasser im Gang erhalten werden konnte, ihre Schüze nur so weit geöffnet hatte, als es nothwendig war, um sie mit zwei Mahlgängen bei ihrer Normalgeschwindigkeit im Gang zu erhalten, und nur 537 Liter Wasser (oder 3/4 ihres größten Verbrauchs von 700 Liter) absorbirte.

Wir stellten hierauf drei besonders sorgfältige Versuche an, um direct den passenden Coefficienten für unser Wehr von 2,60 Meter Breite zu bestimmen, worauf die Wasserhöhe 0,70 Meter betrug, während sie noch 0,15 Meter über dem Grund des Bassins stand. Das Wasser konnte von dem Wehr frei abfließen, und jede Seite des Canals, worin dasselbe angebracht war, war noch ungefähr 2 Meter von dem Ende des Wehrs entfernt.

Eine gut angebrachte Schüze war ein glüklicher Umstand zur Bestimmung dieses Coefficienten, welchen wir sonst in keinem der bis jezt veröffentlichten Versuche gefunden haben würden, und der jedenfalls sehr zweifelhaft gewesen wäre. Da derselbe aber durch das Messen des Products einer Grundschüze, und mit Wassermassen von 345,550 und 663 Litern, was der gewöhnliche Verbrauch beider Turbinen ist, bestimmt wurde, wobei ganz ähnliche Resultate gefunden wurden, so kann dieser Coefficient, auf dessen Kenntniß so viel ankommt, nicht mehr in Zweifel gezogen werden. Das Mittel aus drei Versuchen ist 0,3706, was mit der Formel von Daubuisson 1,642 übereinstimmt. Es ist bekannt, daß ein Wehr, welches an einem Canal von gleicher Höhe und von so beträchtlicher Länge liegt, wie der unsrige, eine viel kleinere Wassermasse liefert, als wenn dasselbe zwischen enge Seitenwände gedrängt ist; und das Resultat, welches wir erhielten, stimmt ziemlich genau mit den Versuchen von Poncelet und Lesbros überein, welche von Daubuisson mitgetheilt wurden.

Um unsere Beobachtungen zu machen, wurde die Leerschüze der Mühle, durch welche das Wasser direct in das Bassin stürzt, nach und nach auf drei verschiedene Höhen gezogen. Ihre Dimensionen und der Wasserstand über der Schwelle wurden mit der größten Genauigkeit gemessen, und nachdem man nach jeder Oeffnung einen constanten Wasserstand in dem Bassin abgewartet hatte, was man an der Spize des Index genau sehen konnte, maß man mittelst desselben die Dike des Wasserstrahls über der Schwelle des Wehrs.

Da wir bemerkten, daß der Zaum bei den ersten Versuchen mit der Fontaine'schen Turbine ziemlich bedeutend schwankte, während er doch später an der Fourneyron'schen mit merkwürdiger Genauigkeit functionirte (was wohl davon herrührte, daß er lange nicht gebraucht und folglich nicht gehörig abgelaufen war), so befürchteten |350| wir, daß hieraus ein Kraftverlust zum Nachtheil der Fontaine'schen Turbine hervorgehen möchte, und wenn man die Ergebnisse der ersten Versuche von Nr. 3–7 betrachtet, welche allmählich zunehmen, so läßt sich denken, daß dem so war.

Wir stellten deßhalb mit dieser Turbine neue Versuche an, welche die vierte Reihe bilden. Das Wehr war aber schon vollständig weggeräumt, und hätte nur mit großem Zeitverlust wieder an Ort und Stelle gebracht werden können; wir mußten uns deßhalb begnügen die Arbeit des Zaums sowohl bei voller Schüzenöffnung, als auch bei den in der zweiten Versuchsreihe schon angenommenen Oeffnungen zu bestimmen, indem wir das Gefälle beim Beginn und am Ende jedes Versuchs sorgfältig maßen, um das mittlere Gefälle zu bekommen, welches uns später zum Berechnen des Wasserverbrauchs der Turbine bei voller Schüzenöffnung durch Vergleichung mit dem beobachteten mittleren Verbrauch an dem Wehr in der zweiten Versuchsreihe dienen sollte. Diese beiden Wasserverbrauche verhalten sich zu einander wie die Quadratwurzeln aus den Fallhöhen, welche hier den wirklichen Druk auf die Schaufeln bilden. Zu gleicher Zeit bestimmten wir, um eine Controle zu haben, mit Sorgfalt die Dimensionen des Abzugscanals auf 21 Meter Länge, obgleich er großentheils bedekt war, und maßen die Geschwindigkeit des Wassers mittelst Schwimmern, welche man 2,50 Meter unterhalb der Turbine durch ein Loch in der Canalbedekung in das Wasser warf. Einige Versuche ergaben 2 Secunden für die mittlere Zeit, welche der Schwimmer brauchte, um in das Wasser zu kommen und die Stromgeschwindigkeit anzunehmen; diese 2 Secunden, welche von allen Beobachtungen abgezogen wurden, scheinen etwas zu wenig zu seyn; denn bei Annahme von 2, 5 oder 3 Secunden hätten die Resultate des Messens (mittelst der Geschwindigkeit) mit den durch das Verhältniß der Quadratwurzeln der Gefälle gegebenen übereingestimmt.

Man ersieht aus der Tabelle, daß das Ergebniß dieser Versuchsreihe nach dem berechneten durchschnittlichen Wasserverbrauch, genau übereinstimmt mit dem höchsten Ergebniß der zweiten Serie.

Die erste Frage bei der Berechnung unserer Versuche war, den Wasserverbrauch durch die Grundschüze und ihren besonderen Coefficienten zu bestimmen, um daraus den besonderen Coefficienten für unser Streichwehr ableiten zu können. Bei dieser Grundschüze fand, wie schon früher bemerkt wurde, eine Contraction auf drei Seiten statt; aber auf einer derselben nicht vollständig. Die Wand des Gerinnes war nur 0,20 Meter von der Schüzenöffnung entfernt; wir nahmen mit Morin den Coefficienten 0,63 Meter für diesen |351| speciellen Fall an, was, wenn man zum wirklichen Wasserverbrauch der Schüze 67,27 Liter (als Product der Quellen und Turbinenverlust) hinzurechnet, uns für das Streichwehr in drei auf einanderfolgenden Versuchen bei immer größerer Schüzenöffnung die Coefficienten 0,3761, 0,3695 und 0,3664 gab; das Mittel daraus 0,3706 nahmen wir an.

Wir glaubten, eine beide Turbinen mit einander vergleichende Weit von hohem Interesse zu machen, allein ungeachtet der pünktlichsten Sorgfalt und der gewissenhaftesten Gleichheit in der Prüfung beider Räder, und ungeachtet wir ein Mittel der gemeinschaftlichen Messung hatten, welches jeden Zweifel über den Coefficienten beseitigte, lieferte unsere Arbeit uns doch nicht Elemente genug, um uns über alle Fragen, an deren Lösung uns so viel gelegen war, bestimmt aussprechen zu können.

Da nämlich die Fourneyron'sche Turbine zu Vadenay mit vollem Wasser ein Maximum des Nuzeffects lieferte, welches von der Fontaine'schen Turbine übertroffen wurde, und nicht über 60 Proc. betrug; da diese Turbine ferner schon mehrere Jahre im Gang war und ihr Zapfen ausgewechselt wurde, so halten wir es für möglich daß das Fourneyron'sche Rad nicht im normalen Zustand war. Deßhalb glauben wir auch über die Fourneyron'sche Turbine nur diejenigen Versuche veröffentlichen zu dürfen, welche das Maximum des Nuzeffects geben, und dem Wasserverbrauch entsprechen, für welchen dieselbe gebaut wurde.

Bei den Versuchen über das Mahlen von Getreide blieb die Fourneyron'sche Turbine in demselben Verhältniß zu der Fontaine'schen.

Hr. Candelot sagte uns, daß bei hohem Wasser die Fourneyron'sche Turbine, welche für 650–700 Liter berechnet ist, gute Resultate liefere, daß sie aber bei niederem Wasserstand verhältnißmäßig mehr Kraft verlöre, als die Fontaine'sche, welche für 450 Liter berechnet ist. Er fügte noch hinzu, daß der geringe Nuzeffect ersterer Turbine, wenn sie nicht Wasser genug hat, ihn bestimmt habe eine viel kleinere bauen zu lassen, um während des Sommers mit mehr Nuzen arbeiten zu können, und daß es ihm jezt sehr lieb wäre, zwei Motoren von ungleicher Stärke zu haben.

Man findet in der Tabelle sowohl die Resultate, als auch die Angaben zur Berechnung der Versuche mit der Fontaine'schen Turbine, so daß man unsere Rechnung zu prüfen in Stand gesezt ist. Aus dieser Tabelle ersieht man, daß die Fontaine'sche Turbine bei voller Schüzenöffnung und bei dem mittleren Wasserverbrauch von 435 Liter, 68 Proc. Nuzeffect gab, und daß die Versuche durch das |352| Messen der Geschwindigkeit 72–75 Proc. ergaben – ein Resultat, welches wir jedoch für zu groß halten. Bei einer Schüzenoffnung von 0,035 Meter, und dem dadurch beiläufig auf 1/7 reducirten Wasserverbrauch nahm der Nuzeffect wenig ab, denn er blieb über 60 Proc. Bei einer Oeffnung von 0,020 Meter und der Hälfte des größten Wasserverbrauchs fiel der Nuzeffect bloß auf 43 Procent. Wir müssen hier noch bemerken, daß aus dem Nuzeffect von 68 Proc., welcher durch die Versuche mit der Grundschüze bestimmt wurde, d.h. mit einer unbestreitbaren Genauigkeit, nicht geschlossen werden darf, die Fontaine'sche Turbine stehe den vollkommensten Systemen nach; denn unserer Ueberzeugung nach leistet sie wenigstens eben so viel, als die besten Räder dieses Systemes.

Wir glauben, was auch Hr. Daubuisson schon aussprach, daß mehrere der besten mit Fourneyron's Turbinen erhaltenen Resultate etwas zu hoch berechnet wurden; nach unserer Ueberzeugung haben die Turbinen durch die Verbesserungen des Hrn. Fourneyron sich zu dem Rang der besten Motoren emporgeschwungen, und jezt ist es dahin gekommen, daß alle solche Räder, wobei die nothwendigen Bedingungen einer zwekmäßigen Construction beobachtet wurden, ungefähr gleich viel leisten, wie dieß bei allen anderen Systemen von Wasserrädern der Fall ist; die Fontaine'sche Turbine ist ohne Zweifel eine der vollkommensten. Wir glauben, ohne uns jedoch, ehe wir neue Versuche angestellt haben, bestimmt über diesen Punkt aussprechen zu wollen, daß der wirkliche durchschnittliche größte Nuzeffect der sogenannten Turbinen 68–70 Proc. beträgt, und jeder hydraulische Motor, welcher wenigstens 66 Proc. liefert, ist ein aus, gezeichneter zu nennen; man darf in der Praxis auf einen größeren Nuzeffect nicht rechnen.

Die Verschiedenheiten der Geschwindigkeit haben innerhalb gewisser Gränzen keinen Einfluß auf den Nuzeffect der Fontaine'schen Turbine, hingegen einigen Einfluß auf das von der Turbine verbrauchte Wasserquantum, und dieser ist bei den zwei Systemen ein entgegengesezter. Bei der Fontaine'schen Turbine verminderte die große Geschwindigkeit des Rades, wenn man es leer laufen ließ, den Wasserverbrauch, während ihn dieselbe bei der Fourneyron'schen Turbine vermehrte, was sich aus der verschiedenen Construction der Turbinen erklären läßt. Der größte Nuzeffect der Fontaine'schen Turbine findet bei 34 Umdrehungen statt; die Umfangsgeschwindigkeit der Radschaufeln ist dann 0,484 der Wassergeschwindigkeit.

Die Fontaine'schen Turbinen sind ganz von Gußeisen und mit der größten Sorgfalt ausgeführt; die Art wie sie das Wasser durch die kleinen gekrümmten Schüzen aufnehmen, welche die Oeffnungen |353| in einer horizontalen Ebene verschließen, scheint uns ausgezeichnet zu seyn, und ganz dafür geeignet, daß das Wasser in der gehörigen Richtung auf die gekrümmten Schaufeln der Turbine gelangt, beinahe so, wie dieß bei den Rädern von Poncelet stattfindet; die Construction der Turbine wird dadurch auch leichter: die läge des Zapfens oberhalb des oberen Wasserspiegels, der Umstand, daß man ihn leicht schmieren und jeden Augenblik untersuchen und herausnehmen kann, ohne die Wasserkammer zu leeren, ist ebenfalls sehr wichtig.

Wir schließen mit zwei allgemeinen Bemerkungen über die Turbinen, welche zeigen, worin die speciellen Eigenschaften derselben bestehen, und welche Umstände am günstigsten für sie sind. Es ist eine durch die zahlreichen Versuche, welche mit den Fourneyron'schen Turbinen angestellt wurden, wohl begründete Thatsache, welche auch durch die Fontaine'sche Turbine bestätigt wurde, daß bei den Turbinen der Nuzeffect durch bedeutende Gefällveränderungen nicht geändert wird, sondern daß dieselben noch sehr gut gehen, wenn auch das Hinterwasser sich zu einer bedeutenden Höhe gehoben hat, woraus folgt, daß sie der einzige Motor sind, den man überall anwenden kann, wo man häufig hohem Hinterwasser, oder was noch mehr ist, der Ebbe und Fluth ausgesezt ist. Hr. Fontaine stellte bei Hrn. Huyot in Landernau eine Turbine auf, welche fünf Paare Mühlsteine treibt, 240 Liter Wasser verbraucht und zur Zeit der Ebbe 7,20 Meter Gefälle hat; diese Turbine ist zur Zeit der Fluth 5 Meter tief eingetaucht und treibt mit dem so auf 2,20 Meter reducirten Gefälle immer noch zwei Paare Mühlsteine recht gut.

Auf der andern Seite aber ertragen die Turbinen nicht auch eben so gut beträchtliche Veränderungen des Wasserquantums, welches man ihnen zuführt; sie haben immer ein Maximum nothwendig, für welches sie berechnet sind, um den größten Nuzeffect zu liefern: wird das berechnete Wasserquantum reducirt, z.B. um 1/3, so nimmt ihr Nuzeffect bedeutend ab. Hr. Fourneyron brachte, um dieser Schwierigkeit zu entgehen, in seinen Turbinen horizontale Abtheilungen an; Hr. Fontaine dagegen verminderte durch die glükliche Anordnung seiner Schüzen diese Schwierigkeit auf eine bedeutende Leise. Würde man dahin gelangen, diesen großen Fehler vollständig zu vermeiden, so wäre der bedeutendste Einwurf, welcher den Turbinen unter gewissen Umständen gemacht werden kann, beseitigt und ihre Anwendung würde dadurch gewiß viel allgemeiner werden.

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I. Tabelle über die Versuche, welche mit den Turbinen der Mühle zu Vadenay von den Civilingenieuren Alcan und Ph. Grouvelle angestellt wurden.

Textabbildung Bd. 96, S. 354
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II. Tabelle [und III. Tabelle]

Textabbildung Bd. 96, S. 356
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