Titel: Malepeyre, über eine archimedische Schraube mit comprimirte Luft.
Autor: Malepeyre, Fr.
Fundstelle: 1848, Band 107, Nr. I. (S. 1–12)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj107/ar107001

I. Ueber die archimedische Schraube im Allgemeinen und die von J. A. Letellier erfundene mit comprimirter Luft oder sogenannte Wassertrompete; von Fr. Malepeyre.

Aus dem Moniteur industriel, 1847 Nr. 1174 u. 1175.

Die nach dem berühmten Archimedes benannte Schraube, welche wahrscheinlich vor ihm schon von den Aegyptern zum Trockenlegen überschwemmten Landes benutzt wurde, ist seit 20 Jahrhunderten nicht mehr wesentlich verbessert worden. Man erhält eine genügende Vorstellung von derselben, wenn man sich eine Röhre über die Oberfläche eines Cylinders spiralförmig gewunden denkt; bringt man das Ende dieses Cylinders in einen Behälter mit Wasser und neigt die Achse des Cylinders gegen den Horizont, so muß das Wasser offenbar in die untern Windungen der Röhre, welche in das Wasser tauchen, eintreten und sich daselbst in statisches Gleichgewicht setzen, d.h. wenn es in diese Windungen eintritt, auf gleiches Niveau mit dem Wasser im Reservoir steigen und dieselbe horizontale Fläche annehmen. Denken wir nun, vorausgesetzt daß diese Röhre sich von der Rechten zur Linken um den Cylinder winde, daß der Cylinder mit der ihn umgebenden Röhre von links nach rechts umgedreht werde, so wird das Gleichgewicht gestört und das in den untern Windungen befindliche Wasser, der schiefen Ebene, welche diese bilden, folgend, und beinahe immer wieder seine Horizontalität annehmend, mit jeder Umdrehung um die ganze Höhe einer Windung über sein Niveau im Reservoir gehoben werden. Nach einer gewissen Anzahl von Umdrehungen wird dieses Wasser also um eine der Anzahl der Windungen entsprechende Höhe gestiegen seyn und sich, wenn eine Oeffnung zu seiner Entleerung vorhanden ist, in ein oberes Reservoir ergießen.

Die allgemein gebräuchliche archimedische Schraube besteht aus einem hohlen Cylinder oder der Hülle, Röhre genannt, aus zusammengefügten, |2| auf hölzerne Reife fest genagelten Dauben. Innerlich wurde diese Röhre sorgfältig spiralförmig gegergelt, d.h. man machte auf ihre concave Oberfläche eine schraubenförmig gewundene Nuth von bestimmtem Gang. Das zweite Stück dieser Schraube ist ein in der Mitte befindlicher voller Cylinder, die Spindel, welcher ebenfalls mit einer der obigen entsprechend schraubenartig laufenden Nuth versehen wird. Zwischen diese, in concentrischen und mehr oder weniger gegen die Achse geneigten Spiralen laufenden Nuthen werden die sich windenden Brettchen oder Gänge eingesetzt, welche die Schraube bilden; kurz, die Wasserschnecke ist ein zwischen zwei Cylindern sich fortsetzender Schraubengang.

Die Neigung, welche man den Gängen gibt, ist sehr verschieden, von 45 bis 78°; in der Regel aber wird sie in Paris und den meisten Maschinenfabriken zu 60° gegen die Achse gewählt.

Eine andere ziemlich allgemeine Regel ihrer Construction ist, dem Cylinder einen innern Durchmesser von einem Zwölftel seiner Länge zu geben; so erhält eine 5 Meter lange Schraube einen innern Durchmesser von 0,40 Meter; doch wird diese Regel nicht immer beobachtet und es gibt Schrauben von ziemlich derselben Länge mit 0,32 bis 0,65 Meter Durchmesser.

Der Durchmesser der Spindel ist immer ein Bruchtheil von jenem der äußern Hülle, welcher 30 bis 40 Proc., gewöhnlich aber 1/3 desselben beträgt.

Der größern Leichtigkeit wegen wird diese Spindel ebenfalls von Dauben zusammengefügt, die von eisernen Ringen zusammengehalten werden; oben hat sie eine Verlängerung und endigt mit einer viereckigen Achse, an welche die mit der Triebkraft in Verbindung gesetzte Kurbel gesteckt wird; unten hat sie einen Zapfen, welcher sich in einer Pfanne dreht. Die Schraube mit allen ihren Theilen ist mit einem hölzernen Rahmengestell umgeben, das sie vor Stößen schützt und die Arbeit erleichtert, wenn sie versetzt werden soll, auch ihre Achse während des Gebrauchs unverrückt erhält.

Den Theoretikern und vielen Ingenieuren zufolge ist die archimedische Schraube eine gute hydraulische Maschine. Das Wasser, sagen sie nämlich, tritt in den schraubenförmigen Canal ohne Stoß ein und ohne besondere Geschwindigkeit wieder aus; es geht also dabei keine lebendige Kraft verloren. Noch zwei andere Vorzüge hat dieselbe; daß sie nämlich wenig Raum einnimmt und ihre Construction nicht kostspielig ist. Diesen Vorzügen gegenüber veranlassen leider mehrere Mängel, die bisher noch nicht beseitigt werden konnten, einen Kraftverlust, |3| wodurch ihr praktischer Nutzeffect weit hinter dem theoretischen zurückbleibt.

Erstens kann die archimedische Schraube das Wasser nicht bis auf ihre eigene Höhe erheben und muß, um ihren Dienst zu thun, in einem Winkel von 30 bis 45° geneigt werden; folglich wird die Hebung des Wassers im Verhältniß des Sinus dieses Neigungswinkels zum Radius reducirt.

Zweitens geht ein Theil der Kraft schon durch die Trägheit des Systems verloren, weil dasselbe beständig mit der darin enthaltenen Wassermasse umgedreht werden muß.

Die an den Hälsen und in der Pfanne stattfindende Reibung unter einer so bedeutenden Neigung verzehrt überdieß einen Theil der Kraft.

Die Schraube kann nicht in rasche rotirende Bewegung gesetzt werden, ohne daß sich dabei das Verhältniß ihres Nutzeffects zum Effect des Motors vermindert. Die Schraube scheint nämlich in diesem Falle dem Wasser im Reservoir eine rotirende, hinunterdrückende oder wegschleudernde Bewegung mitzutheilen, welche nicht nur einen Theil der Kraft consumirt, sondern überdieß das heranfließende Wasser, welches die untere Mündung aufnehmen kann, vermindert.

Endlich muß, abgesehen von allem diesem, die Schraube sich oberhalb des Reservoirs entleeren, d.h. das Wasser muß, um die Schraube zu entladen, in einen Canal oder in einen Behälter fallen, wodurch ebenfalls an Höhe verloren geht oder der Nutzeffect vermindert wird.

Diese Fehler haben schon zahlreiche Versuche und Vorschläge zu ihrer Abhülfe veranlaßt, welche aber, wahrscheinlich weil sie ihren Zweck nicht erreichten, nicht in die Praxis übergingen; es wäre daher nutzlos, hier auf sie zurückzukommen. Der einzige Fortschritt, welchen man in diesem Theil der Mechanik seit einiger Zeit gemacht hat, besteht darin, daß man die Wasserschnecke sorgfältiger und genauer construirte und sie auch als Gebläsemaschine oder als Treibapparat für Schiffe anwandte.

Hr. J. A. Letellier ersuchte uns unlängst eine wichtige Verbesserung zu constatiren, die er an der archimedischen Schraube gemacht haben will.

In den Lehrbüchern der Mechanik wird bemerkt, daß wenn die untere Oeffnung der gewöhnlichen Schraubenröhre nicht ganz in das Reservoir taucht, zu gewissen Zeiten ihrer Umdrehung Luft eintritt und die aufsteigende Wassersäule unterbricht, so daß durch die obere Mündung Wasser und Luft zugleich austreten. Diese Thatsache ist richtig und leicht zu begreifen.

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Auch fand man, daß bei der Construction dieses Apparats die Dauben des äußern Cylinders so genau zusammengefügt werden müssen, daß das Wasser nicht hindurch kann, daß sie aber gleichwohl der Luft gestatten müssen, durch die Spalten hindurch ins Innere zu dringen. Diese innere Luft soll das Functioniren der Maschine sehr erleichtern, weil sonst die in den Windungen enthaltene Luft sich verdünnen würde, was bald rasches Eindringen von Luft zur Folge hätte, welche dann durch alle mit Wasser gefüllten Windungen streichen würde. Die auf obige Weise eintretende Luft soll hingegen der Erfahrung gemäß die Wirkung des Motors erleichtern.

Navier in seinen: Leçons sur les machines scheint diese Ansicht zu theilen; er glaubt nämlich, daß die Luft, welche mit dem Wasser durch die Mündung eindringt, wenn das untere Ende der Schraube im Reservoir nicht ganz unter Wasser steht, vorher comprimirt wird, dann, von Windung zu Windung übergehend, sich allmählich ausdehnt und in der letzten ihre ursprüngliche Spannung wieder annimmt. Diese Beimischung von Luft hat nach ihm den Vortheil, daß keine Centrifugalkraft erforderlich ist, um das Wasser von einer Windung zur andern steigen zu machen. Wenn, setzt er hinzu, das Ende der Schraube ganz unter Wasser steht, so darf das Wasser in jeder Windung ein gewisses Volum nicht übersteigen, damit die Luft durch die obere Oeffnung eindringen und von da in alle Windungen gelangen, oder durch die Fugen eindringen kann.

Dieß ist alles, was man bisher über die Zweckmäßigkeit des Gemisches von Luft und Wasser bei der Wirkung der archimedischen Schraube wußte. Doch gelang es Hrn. Letellier, von diesen Ideen ausgehend, die bedeutendste Verbesserung zu Stande zu bringen, welche an diesem Apparat seit seiner Erfindung gemacht wurde.

Wenn man, so dachte er, das Wasserschöpfen einer Schraube intermittirend macht, d.h. die untere Oeffnung abwechselnd in Wasser und dann in Luft tauchen läßt, so wird die Maschine offenbar bei jeder Kurbeldrehung einen Schluck Luft und einen Schluck Wasser machen und beide Flüssigkeiten, so lange der Apparat umgedreht wird, ohne Unterbrechung abwechselnd von demselben aufgenommen werden.

Wenn nun beim Aufsteigen der beiden Flüssigkeiten während des Umdrehens der Schraube der spiralförmige Canal derselben in seiner ganzen Ausdehnung eine gleiche Querschnittsfläche darbietet, so ist klar, daß – abgesehen von einigen Wirbeln, welche von unbedeutenden Verdichtungen und Verdünnungen herrühren – die beiden Flüssigkeiten den Canal durchlaufen ohne an Dichtigkeit zuzunehmen, an der Austrittsmündung |5| auslaufen und dabei abwechselnd in derselben Ordnung wie sie eintraten, aufeinanderfolgen werden.

Wenn aber die Querschnittsfläche gegen das obere Ende der Schraube immer kleiner wird, so verhält sich dieß ganz anders. Da in jeden Schraubengang ein gleiches Volum Wasser und Luft gelangte, so muß offenbar, wenn die Höhe einer Windung abnimmt, ihr Umfang aber gleich bleibt, die darin eingeschlossene Wassermasse zunehmen, denn da das Wasser beinahe unzusammendrückbar ist, so wird die Luft in Folge ihrer Elasticität den Raum an das Wasser abtreten, indem sie sich comprimirt und auf ein kleineres Volum reducirt.

Da die Windungen Reihen bilden, welche an Rauminhalt immer abnehmen, so wird die Luft, indem sie von einer Windung zur andern übergeht, sich immer mehr comprimiren; ihre Elasticität wird auf die innern Wände der Schraube und das in ihnen eingeschlossene Wasser wirken und zuletzt, an der Austrittsmündung angekommen, wird die comprimirte Luft, da sie nichts mehr zu überwinden hat, als den atmosphärischen Druck, sich ausdehnen, um ihr natürliches Volum wieder einzunehmen und in Folge davon das vor ihr befindliche Wasser auf eine ihrem Druck proportionale Höhe heben; endlich kann man das Wasser mittelst einer auf die Austrittsmündung der Schraube gesteckten Röhre ausströmen lassen.

Dieß ist das richtige und sinnreiche Princip, durch welches Hr. Letellier den Nutzeffect der Schraube vergrößert; aber noch zwei weitere Vortheile werden dadurch erreicht:

1) die Schraube braucht, um vortheilhaft zu wirken, nicht mehr um 30 bis 40° geneigt zu seyn; er stellt die seinige in einen Winkel von 70 bis 75° zum Horizont; das Wasser wird also damit höher gehoben als durch die gewöhnliche Schraube;

2) da die Schraube abwechselnd Luft und Wasser aufnehmen muß, so taucht sie gar nicht tief in das untere Reservoir; 14–15 Centimeter Wasser genügen für sie schon; es wird also auch dadurch an Höhe gewonnen, auf welche das Wasser gehoben wird, folglich am Nutzeffect, abgesehen von der Erleichterung im Schöpfen.

Uebrigens wurden hinsichtlich der Letellier'schen Schraube noch keine Versuche mit dem Dynamometer angestellt, und man ist also hinsichtlich ihres Effects auf einige Data der Erfahrung beschränkt.

Es wird allgemein angenommen, daß ein Arbeiter an einer Kurbel eine Kraft ausüben kann, welche einem auf 0,75 Meter gehobenen Gewicht von 8 Kilogr., oder 6 Kilogrammeter per Secunde entspricht und daß er diese Arbeit 8 Stunden lang fortsetzen kann, was für den |6| Tag 172,800 Kilogr., auf 1 Meter gehoben, ausmacht. Diese theoretische Berechnung scheint uns etwas hoch zu seyn, denn in der Praxis ist es sehr schwierig, mittelst einer Kurbel diese Leistung zu Stande zu bringen.

Die in Hachette's Mechanik angeführten Resultate wirklicher Versuche, sowie die von Morin in seinem Aide-Mémoire de mécanique pratique berechnete Leistung eines Mannes an der archimedischen Schraube ergeben nur 53 bis 76 Proc. des theoretischen Effects; selbst diese Versuche scheinen nur für Ausnahmsfälle und bei ununterbrochener Beaufsichtigung der Arbeiter hinsichtlich ihrer beständigen Thätigkeit einen Anhaltspunkt zu gewähren; gewöhnlich aber scheint die Leistung noch tiefer unter obigen Voraussetzungen stehen zu bleiben. Dafür spricht wenigstens folgendes Beispiel. Hr. Mongrard, Unternehmer der Hafenarbeiten bei Havre, fand, daß beim Wasserausschöpfen eine in der Minute 25 Umdrehungen machende und von 6 Mann gedrehte Schraube im Durchschnitt nur 1 Kubiktoise, oder 7,404 Liter Wasser in der Stunde lieferte, welche auf 2,66 Meter gehoben wurden, was 19,695 Liter auf 1 Meter gehoben, und für 5 Arbeitsstunden 98,475 Liter, oder 16,412 Liter auf 1 Meter gehoben, für die Arbeit eines Mannes ausmacht, wonach die Schraube nur 10 Proc. vom Effect des Motors realisiren würde.

Uebrigens wissen wir schon aus der täglichen Erfahrung, daß nur das Ausschaufeln des Wassers durch Menschenkraft und die Pumpenarbeit höher zu stehen kommen als die Arbeit mit der archimedischen Schraube; alle andern Wasserschöpfmaschinen aber, wie die Paternosterwerke, Treträder, Schöpfeimerräder, holländische Mühlen etc. wohlfeiler arbeiten. In ihrem bisherigen Zustand also kann die archimedische Schraube als keine gute Ausschöpfmaschine betrachtet werden, was auch Theoretiker und Ingenieure wegen ihrer anscheinenden Einfachheit und ihrer leichten Einsetzung und Versetzung zu ihren Gunsten vorgebracht haben mögen.

Versuche mit Letellier's Schraube.

Folgendes ist das Resultat der Versuche, welche wir unter unsern Augen mit Letellier's verbesserter Schraube anstellen lassen zu müssen glaubten.

Hinsichtlich der Berechnung des Effects dieser Maschine stießen wir auf dieselbe Schwierigkeit wie mit der gewöhnlichen archimedischen Schraube. Diese Schraube mit comprimirter Luft war zwar in ziemlich großem Maaßstab ausgeführt, aber weder zu einer lange andauernden |7| Arbeit, noch zum Heben einer großen Wassermasse aus einem tiefern auf ein höheres Niveau angewandt worden. Wir konnten folglich weder alle zur Berechnung ihres Effects erforderlichen Daten ermitteln, noch in verschiedenen Epochen ihrer Thätigkeit ein Dynamometer anbringen, welches uns das Maaß des zu ihrer Ingangsetzung erforderlichen Kraftaufwands hätte angeben können. Wir mußten uns also mit einigen Proben begnügen, welche zwar mit Sorgfalt angestellt wurden, jedoch ungenügend sind, um den Werth des Apparats vollkommen zu erheben, die wir aber nichtsdestoweniger mit ihren Details und allen daraus abzuleitenden Folgerungen hier mittheilen.

Die von Hrn. Letellier uns zur Verfügung gestellte Schraube war im Winkel von 75° zur Horizontale geneigt; sie hatte 1 Meter Höhe, eine Röhre von 0,70 Durchmesser und eine Spindel von 0,50 Durchmesser. Auf sie war ein 1,20 Meter hohes Rohr gesteckt, aus dessen oberem Ende das auf 2,20 Meter gehobene Wasser ablief. Die Anzahl der Schraubengänge war 22 1/2 und der Apparat wurde mittelst eines Winkelrads mit 50 Umgängen per Minute leicht in Gang gesetzt.

Um die Schraube umzudrehen und das Wasser bloß die Gänge hinaufsteigen zu machen, braucht man nur die Kraft von 1 Kilogr. auf den Griff einer Kurbel von 0,40 Meter Radius wirken zu lassen; um aber eine ununterbrochene Entleerung des Wassers am Gipfel der Röhre zu bewirken, ist, wie wir uns überzeugten, ein Kraftaufwand von 4,50 Kilogr. auf diese Kurbel erforderlich.

Bei diesem Kraftaufwand lieferte die Maschine ungefähr 4 1/2 Liter bei jeder Kurbeldrehung und ein länger fortgesetzter Versuch ergab, daß im Durchschnitt auf 26 Liter Wasser gerechnet werden konnte, die in 6 Kurbeldrehungen 2,20 Meter hoch geschafft wurden, so daß man 4,33 Liter per Drehung erhält.

Wir gehen nun zu den Folgerungen aus diesen Daten über.

Da wir wissen daß, um die Maschine in Bewegung zu setzen, ein Kraftaufwand von 4,5 Kilogr. auf einen 0,40 Meter langen Kurbelarm nöthig und zu jeder Umdrehung 1 1/5 Secunde Zeit erforderlich sind, ist die Leistung des Motors gleich 2 × 4,5 × 0,8 × 50/60 = 6 Kilogr. welche in 1 Secunde auf 1 Meter, oder 21,600 Kil. die in 1 Stunde auf 1 Meter gehoben werden, was in 5 Arbeitsstunden 108,000 Kilogrammeter beträgt. Da nun die Maschine 4,33 Liter Wasser 2,20 Meter hoch, oder 9,533 Liter 1 Meter hoch mit 1 Kurbeldrehung hebt, und in der Minute 50 Umdrehungen macht, so hebt sie ungefähr 477 Liter Wassers 1 Meter hoch in der Minute, 28,620 Liter in der Stunde, |8| und in 5 Stunden 143,100 Liter oder Kilogr. Wasser, was ungefähr 133 Proc. vom Effect des Motors ausmacht.

Daraus geht hervor, daß die Schraube mit comprimirter Luft, mit welcher wir die Versuche anstellten, und die von einem einzigen Mann in Bewegung gesetzt wurde, in 5 Arbeitsstunden nahezu 83 Procent des Effects liefert, welchen ein Arbeiter hervorbringt, der täglich 8 Stunden an einer Kurbel dreht, und daß sie während dieser 5 Stunden über 173 Procente von der Leistung der Arbeiter an der gewöhnlichen archimedischen Schraube hätte vollbringen können.

Ueber diese Resultate werden sich die Mechaniker verwundern; allein wir bemerkten schon, daß wir dieselben nur unter Vorbehalt mittheilen, daß wir es hier nicht mit einem in ununterbrochener Thätigkeit arbeitenden Apparat zu thun hatten; daß an demselben keine kraftmessenden Instrumente während eines regelmäßigen Ganges angebracht werden konnten; wir fügen noch hinzu, daß die auf die Kurbel wirkende mittlere Kraftäußerung nur auf 7 1/2 bis 8 Kil. erhöht zu werden brauchte, um die Leistung dem Arbeits-Aufwand gleich zu machen – ein schon sehr beachtenswertes Resultat, welches uns zum noch sorgfältigem Studium dieser merkwürdigen Erfindung auffordern mußte.

Um gerecht zu seyn, müssen wir auch erwähnen, daß während unserer Versuche, in Folge eines Verlustes an Wasser im untern Reservoir, die Schraube des Hrn. Letellier nicht tief genug ins Wasser reichte, daß der in die Flüssigkeit eingetauchte Bogen sogar dem in der Luft circulirenden nicht gleich war, während zu einer guten Arbeit letzterer größer als ersterer seyn sollte, d.h. das Ende der Schraube länger im Wasser als in der Luft sich drehen müßte; dann liefert der Apparat ein beträchtlicheres Product ohne merklich größeren Kraftaufwand des Motors.

Eine andere eben im Bau begriffene Schraube nach demselben System, mit welcher also keine Versuche angestellt werden konnten, soll nach einigen von Hrn. Letellier angestellten Proben noch außerordentlichere Resultate liefern.

Diese Schraube hat 1 Meter Länge, 0,56 Meter äußern Durchmesser, 0,40 Meter Durchmesser der Spindel, 0,08 Weite und 0,04 Höhe der Gänge. Sie zählt 28 1/2 Windungen; man läßt sie 50 Umgänge per Minute machen. Sie schaffte mit einem mittlern Kraftaufwand von 2,5 Kilogr. auf die Kurbel 2,400 Kilogr. per Kurbeldrehung auf eine Höhe von 3,20 Meter. Daraus folgt, daß wenn die auf die Kurbel wirkende Kraft 2,5 Kilogr. ist, die Leistung in 5 Stunden gleich ist 60,000 Kilogr. auf 1 Meter gehoben; und da sie per Kurbeldrehung |9| 2,4 Liter 3,20 Meter hoch, oder 115,200 Liter in 5 Arbeitsstunden 1 Meter hoch hob, so folgt, daß sie nahezu zweimal den Effect des Motors vollbrachte.

Dieses sind die ermittelten und zu unserer Kenntniß gelangten Resultate hinsichtlich der Letellier'schen Schraube mit comprimirter Luft. Wir haben nun nur noch einige Betrachtungen über die eigenthümlichen Vorzüge dieser Vorrichtung daran zu knüpfen.

Merkwürdig ist, wie wir oben schon andeuteten, daß man den Körper der Schraube anfüllen, d.h. 19 bis 20 Drehungen machen kann, indem man auf den Arm der Kurbel einen Kraftaufwand von nicht mehr als 1 Kilogr. wirken läßt, daß aber, sobald man diese Umdrehungen durchgemacht hat und das Wasser die Röhre hinaufzuziehen beginnt, man sogleich eine Vermehrung des Widerstandes empfindet, so daß man den Kraftaufwand auf 4 1/2 Kilogr. steigern muß. Daraus scheint klar hervorzugehen, daß nicht nur das Wasser, welches unterbrochen schluckweise eintritt, gar keinen Druck auf das Wasser im untern Reservoir ausübt, sondern auch die Compression der zwischen den Wasserschichten eingeschlossenen Luftvolume ohne Kraftaufwand von Seite des Motors erfolgt, sowie auch ohne Druck auf das Wasser im Reservoir.

Der größere Kraftaufwand, welcher auf die Maschinerie ausgeübt werden muß, sobald das Wasser in die Röhre zu gelangen beginnt, beweist, daß von da an der atmosphärische Druck zu überwinden ist, nach Abzug desjenigen, welchen die eingesperrte Luft auf ihrem Weg durch die Schraube erlitt; wirklich macht die Schraube, wenn man sie sich selbst überläßt, 2–3 Umdrehungen in umgekehrter Richtung und bleibt dann, obschon sie wenigstens noch 80 Kilogr. Wassers enthält, stehen, d.h. sie befreit sich von dem einzigen Druck, dem sie ausgesetzt ist, nämlich demjenigen der über ihr stehenden Wassersäule, welche in die Schraube zurückkehrt, wahrscheinlich alle Wasserbögen nacheinander zurückdrückend.

Vermuthlich ist dieser Compression, welche die Luft zwischen jeder Wasserfläche erleidet, und welche, wie gesagt, von selbst und ohne Kraftaufwand von Seite des Motors stattfindet, der größere Nutzeffect der Letellier'schen Maschine zu verdanken. Diese comprimirte Luft muß, wenn sie aus der Schraube in die Röhre gelangt, sich ausdehnen, um sich mit der äußern Luft ins Gleichgewicht zu setzen, und dieser von ihrer Ausdehnung herrührende Kraftaufwand ist es, welcher das Wasser höher hinauftreibt, als es stiege, wenn man sich zu seiner Hebung einer gewöhnlichen archimedischen Schraube bediente.

Eine wichtige Bemerkung ist nothwendige Folge vorstehender Beobachtung. Um nämlich das Wasser die 22 1/2 Schraubengänge hinauf zu |10| treiben, waren nur 19 bis 20 Kurbeldrehungen mit einem Kraftaufwand von etwa 1 Kilogr. auf die Kurbel erforderlich, während, um dieses Wasser 1,20 Meter höher hinaufzutreiben, der Kraftaufwand auf 4 Kilogr. gesteigert werden mußte; es folgt daraus, daß es viel vortheilhafter ist, das Wasser bei der einfachen Höhe der Schraube ablaufen zu lassen, weil dann bei besagter Schraube nur 1/4 vom Effect des Motors erforderlich ist, während die Höhe, auf welche es so gebracht wird, die Hälfte der ganzen Höhe ist. So oft man (was bei den gewöhnlichen Ausschöpfungs- oder Wässerungs-Arbeiten in der Regel der Fall ist) das Wasser nur auf eine mäßige Höhe zu heben hat, dürfte es daher am vortheilhaftesten seyn, die Letellier'sche Schraube von derselben Höhe zu verfertigen, auf welche das Wasser gehoben werden soll, wo man dann eine hydraulische Maschine von großer Kraft und Vollkommenheit besitzt, die einen äußerst kleinen Kraftaufwand erheischt, um sehr bedeutende Wasservolume zu liefern.

Zu folgender Betrachtung veranlaßt uns ferner die Letellier'sche Schraube.

Bei der gewöhnlichen archimedischen Schraube tritt das Wasser ohne oder beinahe ohne Stoß in den schraubenförmigen Canal ein und aus der Schraube ohne besondere Geschwindigkeit aus. In die Letellier'sche Schraube tritt das Wasser zwar ebenfalls ohne Stoß, sein Austritt aus derselben aber geschieht mit einer gewissen Geschwindigkeit in Folge der Absperrung der Luft welche zwischen den aufeinanderfolgenden wasserhaltenden Bögen comprimirt wurde; diese Compression der Luft, welche, wie gesagt, ohne Kraftaufwand von Seite des Motors erfolgte, dient dann zum Heben des Wassers auf eine größere Höhe, ohne merklich auf die abwechselnden, in den Schraubengängen eingeschlossenen Luft- und Wassermassen zurückzuwirken. Die größere Leistung der neuen Schraube hängt sonach von dem Grad der Compression ab, auf welche die Luft in den Windungen des schraubenförmigen Canals gebracht wurde, und es ist wahrscheinlich, daß ein einfaches Verhältniß stattfindet zwischen dem Grad des Drucks, auf welchen die Luft gebracht wird, und der Höhe, auf welche das Wasser mit Vortheil geschafft werden kann.

Wir haben ferner oben bemerkt, daß die Letellier'sche Schraube bei einer gewissen Geschwindigkeit das Wasser nur auf eine bestimmte Höhe schaffen kann. Wenn man aber ihre Geschwindigkeit oder den Kraftaufwand vergrößert, so wird das Wasser sehr hoch gehoben, und zwar, wie es scheint, proportional der neuen Geschwindigkeit. Da nun in diesem Fall das Verhältniß der successiven Luft- und Wasserschlucke |11| dasselbe bleiben muß, dieselben nur schneller aufeinander folgen, und sich nichts verändert, als die Centrifugalkraft der Wassermassen, welche größer wird: so folgt wohl hieraus, daß diese Centrifugal-Geschwindigkeit auf den Druck Einfluß haben muß, welchen die eingesperrten Luftmassen erleiden, und daß dieser Druck mit der Geschwindigkeit zunehmen muß. Uebrigens könnte der größere Druck der zwischen zwei Wassermassen eingesperrten Luft auch Folge der Trägheit dieser Massen seyn, welche nicht unmittelbar dem ihnen gegebenen Impuls folgen, nicht bei jeder Drehung der Schraube auf einer ihnen dargebotenen geneigten Ebene vorschreiten, und folglich auf einer gewissen Höhe der Schraube sich anhäufen auf Kosten der von der Luft eingenommenen Räume, wodurch diese Luft mehr zusammengedrängt und einem stärkern Druck unterworfen wird. Wenigstens spricht dafür die Thatsache, daß bei großen Geschwindigkeiten, um das Wasser in das obere Abflußrohr gelangen zu machen, anfangs eine größere Anzahl von Schraubenumgängen erforderlich ist als bei kleinen Geschwindigkeiten.

Jedenfalls eröffnet die Letellier'sche Schraube wegen ihres in diesem Theil der Mechanik durchaus neuen Princips ein neues Feld der Untersuchung. Um dieselbe in großem Maaßstab ausführen und anwenden zu können, sind aber noch sehr wichtige Probleme zu lösen, von welchen wir folgende anführen.

Welche Höhe und welche Durchmesser der Röhre und der Spindel sind die vortheilhaftesten, um ein gegebenes Wasservolum auf eine bestimmte Höhe zu heben?

Wie viele Windungen sind dem schraubenförmigen Canal zu geben, um die größte Wirkung hervorzubringen?

In welchem Verhältniß müssen die Windungen der Schraube allmählich abnehmen, um den größten Nutzeffect hervorzubringen?

Welches Verhältniß soll zwischen den Luft- und den Wasserschlucken am Anfang und bei jeder Umdrehung dieser Schraube stattfinden, oder vielmehr, welches ist die relative Zeit während einer Umdrehung, in welcher die untere Oeffnung der Schraube in der Luft circuliren und im Wasser sich drehen soll?

Mit welcher Geschwindigkeit müßte man die Schraube drehen, um ihren größten Nutzeffect zu erreichen, oder welches ist das Verhältniß zwischen dem Druck der Luft, der Geschwindigkeit der Luft, und der Höhe auf welche das Wasser gebracht wird?

Bei welcher Neigung arbeitet die Schraube am vortheilhaftesten?

Wir gehen hier nicht auf weitere Untersuchungen ein, auch nicht auf die Berechnungen des Erfinders, wonach ein übermäßiger Nutzen |12| von dieser Maschine zu ziehen wäre, wenn man sie in großen Dimensionen und mit großen Motoren anwendete, und beschränken uns nur auf das, wovon wir uns thatsächlich überzeugen konnten. Schlüßlich wollen wir unsere Ansicht in wenigen Worten zusammenfassen.

Hr. Letellier wandte auf die Construction der archimedischen Schraube ein sehr sinnreiches und in diesem Theil der Mechanik ganz neues Princip an, welches den Nutzeffect dieses hydraulischen Apparats beträchtlich erhöht.

Seine Maschine vermag das Wasser viel höher zu heben, als die gewöhnliche Schraube; mittelst einer um die Hälfte kürzeren Schraube hebt sie eine größere Wassermasse höher als jene.

Auch nimmt sie weniger Platz ein als jene Schraube, und ist wenigstens ebenso leicht und schnell zusammenzusetzen, an eine andere Stelle zu bringen und zu behandeln.

Ihr Anschaffungspreis scheint bei gleicher Kraft nicht bedeutender zu seyn; sie ist ebenso leicht zu construiren und mit geringeren Kosten zu unterhalten.

Sie erheischt, um mit Vortheil zu wirken, eine Wassertiefe von nur 14 bis 18 Centimeter.

Die Reibungen und passiven Widerstände scheinen geringer zu seyn als bei der gewöhnlichen Schraube.

Endlich ist sie eine hydraulische Maschine welche die Wassersäule beinahe vertical hebt, ohne alle Ventile, Klappen, Hähne etc.

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