Titel: Marten, über die Wasserhebungsmaschinen bei den Wolverhampton Wasserwerken.
Autor: Marten, Heinr.
Fundstelle: 1856, Band 142, Nr. XXXIX. (S. 161–172)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj142/ar142039

XXXIX. Beschreibung der Wasserhebungsmaschinen bei den Wolverhampton Wasserwerken, nebst Bemerkungen über Wasserhebung; von Heinr. Marten zu Wolverhampton.

Vortrag des Verfassers im Institut der mechanischen Ingenieure zu Birmingham. – Aus dem Civil Engineer and Architect's Journal, Sept. 1856, S. 305.

Mit Abbildungen auf Tab. III.

Die in der vorliegenden Arbeit beschriebenen Maschinen sind bereits mehrere Jahre im Betriebe; sie bestehen aus einem Maschinenpaar zu Tettenhall, nach den Zeichnungen des Ingenieurs Thomas Wicksteed, im Jahre 1847 von James Kay zu Bury ausgeführt, und aus einer Maschine zu Goldthorn Hill, die i. J. 1851 von den HHrn. Hawthorn zu Newcastle am Tyne erbauet worden ist.

Die Maschinen zu Tettenhall sind direct wirkende und arbeiten ohne Condensation; sie sind in Fig. 1 bis 5 im Detail dargestellt. Fig. 1 ist ein Seitenaufriß der Maschine; Fig. 2 ein Grundriß oder horizontaler Durchschnitt durch x, x in Fig. 1.

Die Cylinder A, A haben 36 Zoll im Durchmesser und 9 1/2 Fuß Hub; die Taucherkolben-Röhren B, B haben 13 Zoll im Durchmesser und drücken das Wasser etwa 300 Fuß hoch. Der Dampf gelangt mit ungefähr 35 Pfd. Druck zum Cylinder und wird bei Zweidrittel des Hubes abgesperrt. Die beiden Kessel sind cylindrisch, 26 Fuß lang, haben 6 Fuß im Durchmesser und jeder ist mit zwei inneren Röhren von 25 1/2 Zoll Durchmesser und innerer Feuerung versehen. Die Flamme strömt von den Rosten längs der Röhren, geht dann an den den Röhren zunächstliegenden Seitenwänden des Kessels zurück, an dessen vorderem Ende sich beide Ströme vereinigen, um unter dem Kessel weg zur Esse zu gelangen.

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Man hat durch die Erfahrung erkannt, daß zwei engere Röhren in jeder Beziehung einer einzigen vorzuziehen sind, indem sie einen größern Raum für den Dampf gestatten, eine bessere Heizoberfläche geben und eine leichtere Reinigung des Kesselbodens gestatten; indem dabei überdieß der Wasserstand näher der Mitte des Kessels gehalten werden kann, ist die Dampfentwickelungs-Oberfläche größer, das Sieden daher minder heftig und die Dampfbildung schneller.

Die Kessel sind mit Lehm oder Formsand bedeckt, dessen Lage über dem Scheitel des Kessels noch etwa 6 Zoll Dicke hat; über derselben ist ein Dach angebracht, damit sie gegen Regen und Wind geschützt ist. Sie bildet einen sehr schlechten Wärmeleiter, daher nur sehr wenig Wärme durch sie ausstrahlt. Auch hat eine solche Lehm- oder Sandlage gegen alle anderen, zu demselben Zweck verwendeten Materialien den Vorzug, daß auf zwei bis drei Zoll Entfernung von den Kesselplatten keine Condensation etwa ausströmenden Dampfes stattfinden kann, weil die Schicht von jener Dicke ein Sandbad von gleicher Temperatur mit dem Dampf bildet, so daß, wenn etwas von letzterm in Folge einer lecken Stelle ausströmt, sein Blasen durch die Lehmschicht trocken erfolgt und er folglich keine ätzende Wirkung auf die Platten äußern kann. Seine Verdichtung kann daher erst in drei bis vier Zoll Entfernung von den Kesselplatten erfolgen, von wo sie sich nach und nach bis zur Oberfläche des Sandes ausdehnt, woselbst man eine feuchte Stelle wahrnimmt, die eine Undichtheit des Kessels unter sich anzeigt. Bei einem solchen Deckmaterial kann jede Stelle des Kessels mit einer Schaufel aufgedeckt und untersucht werden. Des Versuchs wegen wurden zwei undichte oder lecke Stellen an Kesseln zu Tettenhall nicht reparirt, um zwei Jahre hindurch die Wirkung beobachten zu können, welche aber durchaus nicht fressend war. Nach der Meinung des Verfassers ist lehmiger Sand zu diesem Zweck jedem andern Material vorzuziehen (vorausgesetzt daß über dem Kessel ein Dach angebracht wird); er ist weit wohlfeiler als Filz, Ziegelsteine oder ein eiserner Mantel, und die Platten können leichter untersucht werden, als bei anderen Decken; er ist auch besser als Ofenasche und Cinders, welche so oft auf die Kessel gebracht werden, aber häufig Säuren und andere chemische Uneinigkeiten enthalten, die, wenn sie mit entweichendem Dampf in Berührung kommen, sehr nachtheilig auf den Kessel einwirken. Der Verfasser hat Kesselplatten gesehen, welche auf diese Weise äußerlich ganz zerfressen wurden.

In Beziehung auf die in Fig. 4 dargestellten Pumpen, sind wenige Bemerkungen hinreichend; die Ventile sind Haubenventile (ring valves) welche sich auf einer in der Mitte befindlichen Spindel erheben, wie Fig. 5 |163| zeigt; sie bestehen aus verzinktem Gußeisen und ruhen auf hölzernen Futtern. Anfänglich bestanden die Futter oder Sitze aus einer Legirung von Blei und Zinn, diese Futter wurden aber bald lose und ließen Wasser durch; dann versuchte man vergebens solche von Eichenholz, Buchsbaum- und Buchenholz; am zweckmäßigsten erwies sich Stechpalmenholz, welches denn auch fortwährend angewendet wird.

Der Querschnitt des Saugventils C beträgt 325 Quadratzoll, d.h. es ist dasselbe etwa 2 1/2 mal größer als der Taucherquerschnitt; der Querschnitt des Druckventils D ist = 163 Quadratzoll oder etwa 1 1/3 mal größer als der Taucher. Diese Erweiterung des Saugventils ist in dem Falle sehr zweckmäßig, wo die Geschwindigkeit des Tauchers beim Aufgange sehr groß ist.

Das Dampfventil E, das Gleichgewichtsventil F und das Auslaßventil G bestehen aus Bronze und sind eigentliche Haubenventile mit doppelten Sitzen. Ihre Oberflächen sind die folgenden:

Dampfventil 50 Quadratzoll = 1/20 von der Cylinderoberfläche,
Gleichgewichtsventil 50 „ = 1/20 „ „ „
Auslaßventil 78 „ = 1/13 „ „ „

Die Kolben- und die Pumpenstange sind durch ein Querhaupt H miteinander verbunden, und dieses ist in Vförmigen Falzen, die an den Tragsäulen I, Fig. 1 und 2, angebracht sind, verschiebbar. Die Bewegung der Steuerungsstange K und der Ventile geschieht durch einen leichten schmiedeisernen Balancier L, welcher unter der Cylindersohle angebracht und dessen eines Ende mit dem Querhaupt H, das andere mit einem Parallelogramm verbunden ist. Die Speisepumpe M ist ebenfalls mit diesem Balancier verbunden. Das Speisewasser geht durch einen Heizer N, der in einer Ecke des Maschinenhauses angebracht und durch eine Erweiterung der Dampfausflußröhre gebildet ist; er ist 1 1/2 Fuß weit und mitten durch ihn geht auf eine gewisse Strecke die etwa zwei Drittel so weite Speiseröhre.

Die Maschine wird durch einen Wasserkatarakt regulirt, der durch ein kleines Sperrrad und eine Schraube gestellt werden kann. Die Anzahl der Kolbenzüge in der Minute wechselt von drei oder vier bis zu zehn oder eilf, und die mittlere Kolbengeschwindigkeit beträgt 130 bis 140 Fuß in der Minute; die Menge des bei jedem Zuge ausgegossenen Wassers beträgt 56 Gallons (9 Kubikfuß). Der Taucherquerschnitt beträgt 132 Quadratzoll und der Druck gegen die untere Taucheroberfläche 130 Pfd. auf den Quadratzoll, was einer Totalbelastung von 17,160 Pfunden |164| oder einem todten Druck von 16 3/4 Pfd. auf den Quadratzoll des Dampfkolbens entspricht.

Die Leistung dieser Maschinen ist bezüglich ihrer Construction recht gut, indem sie bei einem Verbrauch von 1 Cntr. der gewöhnlichen kleinen Steinkohlen aus der Umgegend etwa 27,000,000 Pfd., in der Minute 1 Fuß hoch gehoben, beträgt. Mit kleinen Kohlen aus Newcastle oder Wales würde sich die Leistung auf 36,000,000 Pfd. belaufen.

Die Maschine zu Goldthorn Hill, welche in Fig. 6 und 7 (in Fig. 8 im Grundriß nach y, y und in Fig. 9 im Grundriß nach z, z dargestellt ist, dient als Beispiel einer guten und zweckmäßigen Wasserhebungsmaschine. Sie arbeitet mit Niederdruckdämpfen, Condensation, und hat einen Balancier; der Cylinder hat 48 Zoll im Durchmesser und 8 Fuß Hub; die Kessel sind 30 Fuß lang und 7 Fuß weit. Sie haben zwei Röhren, die am Rost 2 Fuß und 2 Fuß 4 Zoll, und über den Ofen hinaus 2 Fuß Durchmesser haben. Der Dampfdruck beträgt etwa 15 Pfd. auf den Quadratzoll. Die Kessel haben eine Decke von Filz und Holzdauben, welche schon angebracht war, ehe man die erwähnten Versuche mit thonigem Sande machte.

Um die fortdauernden Störungen zu vermeiden, welche von den entstehenden Undichtheiten der Dampfventile am obern Theile des Kessels in Folge der Ausdehnung und Zusammenziehung der Hauptreihe der Dampfröhren herrühren, hat Hr. Hawthorn die Einrichtung getroffen, daß die Hauptdampfröhre zu dem Dampfkasten mit einer Curve von der Form eines Quadranten geführt wird, damit die beiden mit den Dampfmündungen verbundenen Enden eine beträchtliche Ausdehnung und Zusammenziehung gestatten, ohne undicht zu werden. Diese Einrichtung ist sehr zweckmäßig, wo der Dampf von zwei Kesseln durch eine Röhre zwischen denselben abgeleitet wird; sie ist dagegen nicht anwendbar, wo die Abführung des Dampfes durch eine Röhre nur von einer Seite oder von mehr als zwei Kesseln bewirkt werden soll. Im letztern Falle hat der Verfasser keine Expansionsverbindung so einfach und so wirksam als die schmiedeiserne Schieber-Verbindung gefunden, die aus einem Paar runder Blechplatten von beiläufig 2 1/2fachem Durchmesser der Röhre besteht, welche ungefähr 3 Zoll ausgebaucht und am äußern Rande miteinander und mit Flantschen am Dampfrohr vernietet sind.

Auf einen andern Punkt, der sich auf die Verbindung mit den Kesseln bezieht, will der Verfasser um so eher aufmerksam machen, da er oft übersehen wird. Die Speisung mit heißem und kaltem Wasser und das Auslassen des Dampfes müssen alle durch eine und dieselbe Röhre am Kessel bewirkt werden; dadurch werden die vielen Löcher vermieden, welche gewöhnlich |165| zur Aufnahme verschiedener Röhren in den Kesseldeckel eingeschnitten werden; die Benutzung von nur einer Oeffnung hat noch den Vortheil, daß die mit dem kalten und heißen Speisewasser in den Kessel gelangenden Unreinigkeiten in der Nähe des Ausbläsers abgesetzt werden. In dem vorliegenden Beispiele besteht die Röhre aus starkem Blech und ist an die untere Seite des vordern Kesselendes angenietet.

Von Wichtigkeit ist es auch, daß die Speisung an dem kältesten Theile des Kessels erfolgt, welcher sich, wegen der Wirkung der Strömungen in denen mit inneren Zügen, gerade unter dem Feuerrost befindet. Berücksichtigt man dieß nicht, so werden häufig die Fugen und die Niete durch die eintretenden plötzlichen Temperatur-Veränderungen leck.

Die Kessel haben flache Enden und keine Stehbolzen oder Stege, aber an die Platten, welche die Enden bilden, sind drei Tförmige Eisen genietet, um sie gegen den Druck zu sichern. Diese Bemerkung bezieht sich auch auf die Kessel zu Tettenhall, welche dieselbe Einrichtung haben und unter einem Druck von 35 Pfd. auf den Quadratzoll betrieben werden.

Des Verfassers Erfahrung veranlaßt ihn als allgemeine Regel aufzustellen, daß die Kessel stets eine solche Einrichtung haben sollten, um keiner künstlichen Unterstützung durch Stehbolzen zu bedürfen; diese suchen den Kessel aus seiner Form zu bringen, lockern die Niete und lassen sich nur schwierig wirksam befestigen oder repariren; Undichtheiten sind an diesen Stellen nur schwer zu entdecken und oft wenn die Dienste dieser Stützen am nöthigsten sind, findet man sie verrostet, oder wenn sie nicht genau in der Richtung der Spannungslinie befestigt sind, so kann der Kessel leicht beschädigt werden.

Zu Goldthorn Hill heben die Pumpen das Wasser aus einem etwa 90 Yards (à 3 Fuß) tiefen Brunnen, und diese Tiefe ist in zwei Sätze, jeder von ungefähr 45 Yards, getheilt; der Durchmesser der untersten Saugröhre beträgt 14 Zoll, derjenige der obern 13 1/2 Zoll. Die Ventile sind Ring- oder Haubenventile von Bronze, mit Sitzen von demselben Metall. Die mittlere Kolbengeschwindigkeit beträgt 100 Fuß in der Minute und die Menge des bei einem Zuge gehobenen Wassers 48 Gallons (fast 8 Kubikfuß). Die gesammte todte Belastung beläuft sich auf 19,305 Pfund, nämlich 130 Pfd. auf den Quadratzoll der Oberfläche der Saugröhre und 10 1/2 Pfd. auf den Quadratzoll der Kolbenoberfläche. Der Dampf wird fast auf der Hälfte des Zuges abgesperrt; das Dampf-, Gleichgewichts- und Auslaßventil sind bronzene Haubenventile mit doppelten Sitzen und ihre Größen sind die folgenden:

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Dampfventil 51 Quadratzoll = 1/36 von der Cylinderoberfläche,
Gleichgewichtsventil 51 „ = 1/36
Auslaßventil 64 „ = 1/28

Die Leistung der Maschine mit 1 Ctr. schlechter Staubkohlen besteht in etwa 40,000,000 Pfd., in der Minute 1 Fuß hoch gehoben.

Die Tettenhall-Maschinen gießen das Wasser über eine Stehröhre (stand pipe), 180 Fuß hoch, aus, von wo ab es von selbst der Stadt zufällt. Die Goldthorn Hill-Maschine gießt mittelst eines Windkessels in zwei bedeckte Reservoire ab, welche in der Nähe der Maschine und etwa 20 Fuß über dem obersten Satze liegen und zusammen 1,500,000 Gallons halten. Die Reservoire sind mit Bogen überspannt und über diesen liegt eine zwei Fuß dicke Erdschicht. Dadurch soll die Vegetation verhindert und eine wesentliche Ungleichheit der Temperatur des der Atmosphäre ausgesetzten Wassers vermieden werden; dieser Zweck wird auch sehr gut erreicht, indem das Wasser Monate lang gleiche Temperatur behält, vollkommen klar und frei von allen vegetabilischen und animalischen Unreinigkeiten bleibt. Die Ueberfüllung der Reservoire wird durch ein selbstwirkendes Abschlußventil (check valve), Fig. 6 bis 9, verhindert, welches ein Ausgießen über eine gewisse Gränze hinaus unmöglich macht. Das Ventil ist so eingerichtet, daß, sobald die Maschine zu arbeiten aufhört, die Speisung der Stadt aus den Reservoiren durch die Klappenventile O, unter dem selbstwirkenden Abschlußventil P, fortgesetzt wird; letzteres öffnet sich sogleich, wenn die Speisung der Stadt es erfordert.

Der Zweck einer Stehröhre (stand pipe) ist der, daß das Wasser stets von der Maschine über eine gleichförmige Höhe ausgegossen wird, und folglich mit einem gleichförmigen Druck auf die Maschine, welche verschiedenartigen Umstände auch auf den Abfluß einwirken mögen, nachdem das Wasser einmal den obern Theil der Stehröhre passirt hat. Dieß ist insofern zweckmäßig, als die Maschine stets unter einem bestimmten Druck arbeiten kann. Es läßt sich jedoch mit viel weniger Kosten die erforderliche Sicherheit dadurch erlangen, daß man auf der Ausgußseite in ein Windgefäß mit einem Abschlußventil, pumpt; wenn eine Röhre springt, oder der Druck sich plötzlich vermindert, so kann dann die Maschine eine gewisse regulirte Geschwindigkeit nicht überschreiten, indem die Ausgußöffnung durch die selbstwirkende Bewegung des Abschlußventils theilweise verkleinert wird. Die sogenannten Stehröhren müssen im Winter sorgfältig bekleidet werden, damit sie nicht einfrieren, was sehr üble Folgen haben würde; sie veranlassen auch einen Rückstoß, wegen des großen Gewichts der Wassersäule, welches bei jedem Kolbenzuge von dem todten Stande aus in Bewegung gesetzt werden muß.

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Der gute Erfolg beim Betriebe einer Wasserhaltungsmaschine ist im hohen Grade von der Vollkommenheit der Pumpenventile abhängig. Diese müssen eine solche Einrichtung haben, daß sie das Wasser leicht und schnell durchlassen und beim Schluß nicht stoßen oder schlagen. Als Beweis der großen praktischen Wichtigkeit dieser Frage erwähne ich, daß, als die Cornischen Wasserhaltungsmaschinen zuerst bei Wasserwerken eingeführt wurden, man im Begriff stand, sie wegen Unvollkommenheit der Pumpenventile wieder aufzugeben. Die Ventile hatten eine sehr große Oberfläche und bestanden gewöhnlich in zwei Klappen, die unter dem großen Druck, unter welchem sie arbeiteten, solche Stöße oder Schläge veranlaßten, daß dadurch die Maschinerie und die Fundamente litten. Die zu lösende Aufgabe – dem Ventil eine solche Einrichtung zu geben, daß es mit der kleinsten dem Stoß beim Zurücktritte der Last, am Ende eines jeden Kolbenzuges, ausgesetzten Oberfläche, den größten Durchlaß-Querschnitt darbietet – bot eine Zeit lang unübewindliche Schwierigkeiten dar, bis die Idee von Harvey und West, eine Abänderung der doppelsitzigen Dampfventile bei Pumpen anzuwenden, in der Ausführung gelang. Die Genannten machten die sogenannten Haubenventile selbstwirkend, indem sie den obersten Sitz etwas verengten, wie Fig. 10 zeigt, wobei die Differenz zwischen der Fläche der Außenseite des obern Sitzes und der Innenseite des untern Sitzes die Oberfläche bildet, auf welche der Druck zum Oeffnen und Schließen des Ventils einwirkt. Diese Einrichtung entsprach allen Anforderungen; das Ventil, indem es sich beim Oeffnen nur wenig hob, ließ viel Wasser durch, und die Fläche, auf welche die zurückprallende Säule drückte, war nur die Differenz zwischen der obern und untern Fläche und nicht die ganze Auslaßfläche wie bei dem alten Klappenventil, daher gar keine Stöße oder Schläge entstehen konnten. Dieses Ventil bietet auch ein Mittel dar, um den Druck, welcher das Ventil zu schließen strebt, zu reguliren, die Höhe der Wassersäule (oder der Gesammtdruck der rückwirkenden Säule) sey welche sie wolle, indem man nämlich die Differenz der Fläche des obern und des untern Sitzes im umgekehrten Verhältniß zu der Höhe der Säule adjustirt.

Bei Hub- und andern Pumpen in Bergwerken, die gewöhnlich nur einen kleinen Durchmesser haben, sind die Klappenventile sehr zweckmäßig, da sie keine bedeutenden Querschnitte haben und bei unreinem, sandigem Wasser auch nicht leicht in Unordnung gerathen, überdieß leicht am Platze reparirt werden können. Bei weitern Pumpen, als die gewöhnlichen zur Wasserhaltung in Bergwerken angewandten, fand der Verfasser die doppelsitzigen Ringventile, wie sie bei den Maschinen zu Tettenhall und Goldthorn-Hill benutzt werden, welche in Fig. 5 abgebildet sind, am zweckmäßigsten. |168| Große Ventile dieser Construction, von 16 bis 20 Zoll Durchmesser, werden aus Eisen gegossen und mit hölzernen Sitzen versehen; kleinere Ventile, von 8 bis 15 Zoll Durchmesser, bestehen sammt dem Sitz besser aus Bronze. Von der letztern Art waren einige mehrere Jahre, unter dem Druck einer 260 Fuß hohen Wassersäule, ohne eine merkliche Abnutzung im Betriebe.

Bei den Huller Wasserwerken wird seit einiger Zeit bei einer der Pumpen eine neue Art von Ventilen angewendet, welche dem Zweck bestens entsprechen; dieses Ventil ist in Fig. 11 und 12 abgebildet und besteht aus einer Pyramide von kreisförmigen, übereinanderliegenden Sitzen, in denen eine Anzahl kleiner kreisförmiger Futter von etwa 2 Zoll Durchmesser vorhanden ist, in welche eine entsprechende Anzahl von Gutta-percha-Kugeln fällt. Die Wirkung dieses, von Will. Hosking erfundenen und statt eines Haubenventils angewendeten Ventils ist, wie aus der Abbildung ersichtlich, sehr einfach. Es hat 22 Zoll im Durchmesser und arbeitet unter einer Belastung von 160 Fuß, in Verbindung mit einem Taucherkolben und einer directwirkenden Dampfmaschine. Sogleich nach Anwendung des Ventils zeigte sich eine Erleichterung der Maschine um 1 1/2 Cntr., und es ist seitdem lange Zeit in einem sehr genügenden Betriebe gewesen.

Die Vortheile dieses Ventils sind wesentlicher als es auf den ersten Blick scheint. Zuvörderst ist es weit sicherer als jedes andere Ventil, was sich sogleich zeigt, wenn, wie es so häufig geschieht, ein Stückchen Holz oder anderes Material durch die Pumpe geht. Bei gewöhnlichen Pumpen bleibt dasselbe meistens in dem Sitz eingeklemmt und hält das ganze Ventil geöffnet, so daß Wasser zurückfällt und die Leistung der Maschine sehr nachläßt. Geht aber durch ein solches pyramidales Ventil ein Stückchen Holz, so bleibt nur eine von den 56 Kugeln offen, was nur einen verhältnißmäßig geringen Verlust veranlaßt. Da ferner die Kugeln fast dasselbe specifische Gewicht wie das Wasser haben, so heben sie sich sogleich von ihren Sitzen, wenn sich der Strom wendet; wogegen bei allen anderen Ventilen, außer der zu hebenden Wassersäule, auch das schwere metallene Ventil gehoben und während des Zuges offen erhalten werden muß. Dieß wurde zu Hull dadurch praktisch bewiesen, daß nach Anwendung des Ventils die Maschine, wie erwähnt, sogleich bedeutend entlastet war. Bei größeren Ventilen ist dieß noch beachtenswerther, da solche oft 5 bis 6 Cntr. wiegen.

Ueberdieß ist, während der Querschnitt, durch welchen das Wasser strömt, vollkommen gleich demjenigen des Tauchers gemacht werden kann, die der stoßenden Wirkung beim Schließen des Ventils ausgesetzte Oberfläche |169| auf die möglich kleinste vermindert, d.h. praktisch auf den Stoß gegen bloß eine, die zuletzt abschließende Kugel, also auf nur 1/56 der ganzen Sitzoberfläche. Dieß rührt von dem Umstande her, daß die Kugeln nicht sämmtlich auf gleiche Höhe über ihre Sitze emporsteigen, und da folglich die Kraft des Stromes auf jede einzeln einwirkt, so schließen sie, wenn die Bewegung aufhört, gemäß der Höhe, welche sie zu durchfallen haben, und es findet daher so lange eine Verbindung zwischen dem Wasser auf der obern und der untern Seite des Ventils statt, bis die letzte Kugel absolut schließt. Das Resultat ist demnach, daß, obgleich der Zeitunterschied zwischen dem Fallen der verschiedenen Kugeln außerordentlich klein seyn muß, er doch praktisch genügt, um einen Stoß gänzlich zu verhüten.

Endlich sind die auf diese Weise construirten Ventile auch sehr leicht wieder hergestellt, wenn sie schadhaft wurden; man braucht nämlich nur einige fertige Kugeln in Vorrath zu haben, um sie gegen die schadhaften auszuwechseln. Letztere werden erhitzt, in einer Form umgegossen, und sind dann wieder brauchbar.

Wenn man Hochdruckdampf mit bedeutender Expansion anwenden will, so sind nach der Erfahrung des Verfassers Balanciermaschinen den direct wirkenden vorzuziehen. Er hat als Regel erkannt, daß direct wirkende Maschinen, die anfänglich unter einem hohen Druck arbeiten, mit solcher Schnelligkeit anheben, daß die ganze Maschinerie dadurch leidet. Die anfängliche Kolbengeschwindigkeit ist weit größer als die durchschnittliche in der Minute, weßhalb, obgleich alle Maschinentheile in ihren Verhältnissen besonders stark sind, die Lager sich doch bald ausreiben und die ganze Maschinerie bald locker wird. Bei einer Balanciermaschine wird dagegen ein großer Theil der anfänglichen Kraft beim Ueberwinden der Trägheit des schweren Balanciers absorbirt, daher dieser ein Behälter der überflüssigen Kraft zu Anfang des Kolbenzuges ist, die am Ende wieder abgegeben wird, und das Resultat ist, daß man eine verhältnißmäßig gleiche Geschwindigkeit während des ganzen Zuges erhält, was für die ganze Maschinerie sehr vortheilhaft ist. Es kann daher nur auf diese Weise die Expansion mit Sicherheit sehr weit getrieben werden. In der That ist der Balancier ein ausgleichendes Schwungrad, hat genau dieselbe Wirkung und gewährt dieselben Vortheile. Der Verfasser kennt einen Fall, wo zwei fast gleich große Expansionsmaschinen nahe bei einander betrieben werden, deren eine einen durchbrochenen oder gitterförmig gegossenen Balancier von etwa 30 Tonnen hat und die andere einen sehr massiv gegossenen Balancier von 45 Tonnen Gewicht. Der Unterschieb beim Betriebe der beiden Maschinen ist sehr merklich, denn die Maschine mit schwerem Balancier liefert eine Mehrleistung von etwa 5,000,000 Pfd. |170| und hat einen sehr gleichartigen und ruhigen Gang. In vielen Fällen läßt sich, wenn man bei Wasserhebungsmaschinen, die mit hoher Expansion arbeiten, ein Knarren wahrnimmt, dadurch abhelfen, daß man das Gewicht oder die Trägheit des Balanciers vermehrt.

Um große Wassermengen durch eine ungewöhnlich lange Hauptröhre unter sehr hohem Druck zu treiben, verdient nach des Verfassers Erfahrung folgende Einrichtung den Vorzug: die Triebkraft muß aus einem Paar doppelt wirkender, mit Hochdruckdämpfen und Expansion arbeitender Balanciermaschinen bestehen, welche rechtwinkelig zu einander mit einem großen Schwungrade verbunden sind. Die Pumpen sollten vereinigte Taucher- und Hubpumpen und mit Hosking'schen Ventilen versehen seyn. An jedem Pumpensatz muß ein Windkessel, ein rückwärts schlagendes und ein mit einem bestimmten Gewicht belastetes Sicherheitsventil angebracht seyn, damit, wenn ein Rücktritt in der langen Hauptröhre eintritt, die Pumpen nicht zerspringen. Längs der Hauptröhre und bei jeden 50 Fuß Höhe über den Pumpen muß ein zurückklappendes Ventil angebracht seyn, damit, wenn irgend eine Röhre zerspringt, nicht die ganze Röhrenfahrt ausläuft. Der Hauptpunkt, welcher bei dem Entwurf und der Construction der Maschinen unter diesen Umständen im Auge behalten werden muß, ist der, stets einen gleichförmigen Wasserstrom durch die Hauptröhre zu bewerkstelligen. Dieser Zweck wird durch die combinirten doppeltwirkenden Pumpen und durch große Windkessel, nebst Kuppelung zweier Maschinen unter rechten Winkeln, erreicht. Die Kessel müssen eine ähnliche Einrichtung wie die bei den Goldthorn Hügel-Maschinen haben.

Manche Ingenieure ziehen für die Anwendung der Expansion die Maschinen mit zwei Cylindern vor; unter gewissen Umständen mögen diese vortheilhaft seyn, z.B. wenn eine gleichförmige Kraft während des ganzen Kolbenzuges nothwendige Bedingung ist; für große Pumpenwerke zieht der Verfasser aber doppeltwirkende Maschinen mit einfachem Cylinder vor. Die Einrichtungen mit doppeltem Cylinder sind viel complicirter, und der Verfasser ist überzeugt, daß man mit einem einzigen Cylinder alle vortheilhaften Grade der Expansion ganz gut durchführen kann.

Eine sehr wohlfeile und wirksame Art von Wasserhaltungsmaschinen für einen im Abteufen begriffenen Steinkohlenschacht, wobei es mehr auf Ersparung von Anlagekosten als auf Brennmaterialersparung ankommt, sah der Verfasser kürzlich auf einer Steinkohlengrube bei Nailsea. Die Maschine besteht bloß aus einem oben offenen Cylinder, welcher senkrecht auf zwei sich kreuzenden Balken über der Schachtöffnung aufgestellt ist. Der Betriebsapparat besteht nur aus einem Dampfventil zum Zulassen des Dampfes unter den Kolben, und aus einem Auslaßventil zum Ausströmen |171| des Dampfes, nebst zwei Drossel- oder Drehventilen zum Reguliren des ein- und des ausströmenden Dampfes. Die beiden erstem Ventile werden durch Nägel oder Knaggen, die an der Kolbenstange angebracht sind, bewegt, während die beiden letztern durch die Hand adjustirt werden, wo durch man auch die Anzahl der Kolbenzüge in der Minute regulirt, so daß die Maschine wirklich ihr eigener Katarakt ist. Diese Maschine von wohlfeiler und einfacher Construction ist schon mehrere Jahre im Betriebe. Der Brennmaterialverbrauch, bei einem gut eingerichteten Kessel, ist nicht bedeutender als bei einer gewöhnlichen Dampfkunst unserer Steinkohlengruben. Der Tauchersatz wird im Allgemeinen die oben beschriebene Einrichtung haben; bei einer Hubpumpe muß das Gestänge mit einem Gegengewicht versehen seyn. Die Sicherheit eines solchen Apparats ist auch bedeutend, denn wenn die beiden Drosselventile zweckmäßig regulirt sind, so kann kein wesentlicher Schaden geschehen, wenn ein oder das andere Ventil stecken bleibt, da der Kolben weder auf- noch abwärts schneller gehen kann, als der Dampf durch das schützende Drosselventil zu strömen im Stande ist. Die Maschine ist auch transportirbar, was bei neu aufzunehmenden Gruben manchmal wünschenswerth ist.

Um die Wasserhaltung in den Gruben eines Bezirkes, wie der von Wolverhampton, wo das Brennmaterial sehr wohlfeil ist, zu bewirken, sind geringe Anlagekosten eine wichtigere Sache, als da wo die Steinkohlen mit großen Kosten eingeführt werden müssen. Mit andern Worten: wenn man die ersten Anlagekosten nebst Zinsen für den Bau einer großen Expansionsmaschine mit geringem Brennmaterialverbrauch gegen die geringem Anlagekosten mit einem größern Brennmaterialverbrauch stellt, so wird man in Steinkohlendistricten finden, daß das letztere System innerhalb gewisser Gränzen bei der Anlage von Gruben besser ist. Bei Bergwerksunternehmungen ist es nämlich von Wichtigkeit, an dem Anlagecapital so viel als thunlich zu sparen, weil, sobald Dividenden gezahlt werden, eine kleine jährliche Mehrausgabe nicht in Betracht kommt. Es ist daher unter diesen Verhältnissen die Errichtung großer Cornischer Maschinen zur Wasserhaltung nicht zu empfehlen. Die ersten Anlagekosten für eine solche sind in jeder Beziehung sehr bedeutend; der Cylinder und die übrigen Maschinentheile werden für eine künftige Leistung von 1000 Pferdekräften eingerichtet, während die erste wirkliche Leistung nur 200 bis 250 Pferdekräfte beträgt, aber doch alle Theile der schweren Maschine der Art construirt werden müssen, daß sie den stärksten Einwirkungen des Dampfes Widerstand leisten können.

Drucksätze mit Taucherkolben, wie sie jetzt so häufig bei der Wasserhaltung in Bergwerken ausgeführt werden, sind nicht allein kostbar, sondern |172| in engen Schächten auch unzweckmäßig. Weit besser und wohlfeiler sind einfache Hubpumpen mit ausgeglichenem Balancier, so daß das Gewicht des Schachtgestänges die Trägheit der Maschine gerade überwinden kann. Taucherkolben sind besonders da an ihrem Platz, wo das Wasser über die Sohle der Maschine gehoben oder vielmehr gedrückt werden soll, wie bei Wasserwerken zur Versorgung von Städten; in dem Kunstschacht einer Grube sind sie hingegen mit dem starken und schweren Gestänge und mit den zahlreichen Leitungen und Frictionswalzen sehr unzweckmäßig, und gewähren gegen Hubpumpen, wenn die Maschine gehörig mit Gegengewichten versehen ist, durchaus keine Vortheile, da die Kolbengeschwindigkeit nicht bedeutender seyn darf, als dieß für den Betrieb des Saugsatzes im Tiefsten des Schachtes zweckmäßig ist.26)

|172|

Die Bemerkungen des Verfassers über Wasserhaltung in Bergwerken dürften bei den geringen Wasserzuflüssen in den meisten Gruben der englischen Steinkohlenbezirke vollkommen richtig seyn, bei vielen deutschen Tiefbaugruben aber keine Anwendung finden können, weil hier wegen der bedeutenden Wasserzugänge sehr kräftige Künste mit Drucksätzen und Taucherkolben nicht zu vermeiden sind.

H.

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