Titel: Schiele's Patent-Turbine.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1862, Band 164, Nr. XLIV. (S. 167–172)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj164/ar164044

XLIV. Die Patent-Turbine von C. Schiele in Oldham bei Manchester.

Aus dem Practical Mechanics' Journal, Juli 1861, S. 91.

Mit Abbildungen auf Tab. III.

Die alte Methode, aus Wasserströmen eine Triebkraft mittelst der gewöhnlichen, schwerfälligen Wasserräder sich zu verschaffen, ist durch die wohlfeilere, compendiösere und einen höheren Nutzeffect bietende Turbine |168| fast vollständig verdrängt, so daß die Zeit nicht mehr fern liegt, wo gewöhnliche Wasserräder aus unseren großen Fabriken vollständig verschwunden seyn werden, und wo man dieselben vom nämlichen Gesichtspunkte aus betrachten wird, wie heutzutage eine Savery'sche oder Newcomen'sche Dampfmaschine, wenn man sie mit unseren neueren Maschinen vergleicht. Die Turbinen werden im Vergleiche mit den gewöhnlichen Wasserrädern, besonders bei höheren Gefällen, nur sehr klein, da das Wasser immer gleichzeitig auf alle Schaufeln der Turbine wirkt, und durch dieselbe mit einer Geschwindigkeit strömt, welche der ganzen Fallhöhe entspricht, und bei höheren Gefallen außerordentlich groß wird, während beim gewöhnlichen Wasserrade das Wasser nur auf einen kleinen Theil des Radumfanges wirkt, und auf demselben lange nicht die Geschwindigkeit hat, welche es beim freien Falle von der Gefällhöhe herab erlangen würde. Es ist daher einleuchtend, daß die Dimensionen einer Turbine nur ein Bruchtheil derjenigen Dimensionen seyn werden, welche unter gleichen Umständen ein gewöhnliches Wasserrad erhalten müßte. Die Geschwindigkeit gewöhnlicher Wasserräder beträgt immer nur zehn bis fünfzehn Umdrehungen in einer Minute, und einige große Wasserräder machen nicht mehr als drei oder vier Umdrehungen in derselben Zeit, während die Geschwindigkeit der Turbinen immer viel größer ist und mit der Höhe des Gefälles wächst. So macht z.B. eine Turbine für 20 Pferdekräfte bei 5 Fuß Gefälle ungefähr 40 Umdrehungen in einer Minute (etwas mehr oder weniger, je nach dem Systeme wornach sie construirt ist), während eine Turbine von derselben Stärke bei 60 Fuß Gefälle ungefähr 1000 Umdrehungen in einer Minute machen wird.

Der Erfinder der ersten Turbine von praktischem Werthe war bekanntlich der französische Ingenieur Fourneyron, und es werden noch heutzutage Turbinen nach seiner Construction ausgeführt. Diese Construction ist jedoch complicirt, bietet wenig Haltbarkeit, und die arbeitenden Theile sind schwer zugänglich. Mehrere andere Turbinen sind seit dieser Zeit erfunden und, eingeführt worden, und zwar mit mehr oder weniger Erfolg. Es ist jedoch erst wenige Jahre her, daß Turbinen in England verwendet werden.

Die Figuren 14 stellen zwei Modificationen von Schiele's Patent-Turbine dar, wie sie von der North Moor Foundry Company zu Oldham ausgeführt werden. Sie scheinen der Vollkommenheit näher zu kommen, als irgend eine bis jetzt ausgeführte Turbinenart, sowohl hinsichtlich der Einfachheit der Construction, als bezüglich ihrer Wirkung, und, gestützt auf praktische Versuche, getraut sich die genannte Fabrik zu garantiren, |169| daß sie in Betreff des Nutzeffectes jede andere Turbinenart übertreffen.

Auf dem europäischen Continent und in Amerika sind die Turbinen so allgemein angewandt, daß sie die früheren Wasserräder fast vollständig verdrängt haben, wenigstens in all den Fällen, wo großer Nutzeffect und Gleichmäßigkeit der Bewegung als Haupterfordernisse ausbedungen sind. Sie passen gleich gut für kleine und große Gefälle. Bei großen Gefällen, wo oft sehr große Wasserräder, oder sogar mehrere solche übereinander angewandt werden, empfehlen sich die Turbinen besonders durch Wohlfeilheit, durch den kleinen Raum welchen sie einnehmen, und durch hohen Nutzeffect. Bei sehr geringem Gefälle, wo bloß unterschlägige Wasserräder gebraucht werden können, deren Wirkungsgröße sehr gering ist, übertreffen die Turbinen hinsichtlich des Nutzeffectes die Wasserräder bedeutend. Hinterwasser, welches bei den Wasserrädern häufig ein so großer Uebelstand ist, beeinträchtigt die Wirksamkeit der Turbine nicht im geringsten, so lange die Gefällhöhe die nämliche bleibt.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer horizontalen Turbine mit verticaler Achse, wobei das die Turbine umgebende Gehäuse im Durchschnitte dargestellt ist. Fig. 3 ist ein der Fig. 1 entsprechender Grundriß derselben mit horizontalem Durchschnitte des Gehäuses.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer verticalen Turbine mit horizontaler Achse, und Fig. 4 ist die Vorderansicht derselben, rechtwinkelig zu Fig. 3.

Diese Turbine, welche als an einer verticalen Mauer befestigt dargestellt ist, liegt oberhalb des Unterwasserspiegels; der Theil des Gefälles, welcher unter der Turbine liegt, ist jedoch nicht verloren, sondern das Wasser wirkt hier saugend, oder ebenso, als wenn es ein Vacuum herstellen wollte. Da das Wasser in diesem Falle durch Röhren zu- und abgeleitet wird, so kann die Turbine irgend eine passende Lage gegen eine Mauer wie in der Abbildung, oder gegen eine ebene Bodenfläche, oder gegen einen Tragbalken eines Gebäudes haben. Ebenso können die Röhren unter irgend einem Winkel geneigt, wie es die Localitäten erfordern, angelegt werden.

Die Art und Weise, wie die Turbine wirkt, ist aus den Zeichnungen Fig. 1 und 2 leicht verständlich. Das Wasser wird der Turbine entweder in einem offenen Canale, oder, wie dieß häufiger der Fall ist, durch Röhren zugeführt, welche in die horizontal liegende, spiralförmige Wasserkammer A einmünden. Diese umgibt das Rad, und leitet das Wasser durch die Eintrittsöffnungen B so auf die Mitte des Radumfanges, daß dasselbe ohne allen Stoß in die Schaufeln C des Rades D eintritt. Das Wasser gibt so, während es die gekrümmten Schaufeln durchströmt, seine |170| Kraft durch einen stetigen Druck gegen die Schaufeln ab, und tritt gleichzeitig ober und unter dem Rade ruhig und geräuschlos aus, was der beste Beweis ist, daß die ganze Kraft absorbirt wurde. Da das Wasser im Rade sich nach zwei entgegengesetzten Richtungen bewegt, so übt es durchaus keinen Druck auf das Fußlager der Radwelle aus. Auch ist das Rad hohl gegossen, und luftdicht gemacht, so daß es zum Theile im Wasser schwimmt, und dadurch daß man etwas mehr Wasser durch die Schaufeln der unteren Radhälfte strömen läßt, als durch die der oberen, drückt dasselbe mehr aufwärts als abwärts, so daß man den Wasserzufluß so reguliren kann, daß das Gewicht des Rades mit seiner Achse gerade im Gleichgewicht erhalten wird, und das Fußlager erhält so durchaus, keinerlei Druck. Das Fußlager ist regulirbar gemacht, und nach Schiele's Antifrictionscurve construirt, so daß dieses Fußlager die möglich geringste Abnutzung und Reibung erleidet.

Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, daß die Construction der Turbine so einfach ist, als man sich es nur denken kann. Das Rad ist in allen Theilen zugänglich, und kann, um zum Fußlager zu gelangen, ausgehoben werden, ohne daß man vorher irgend einen anderen Theil zu entfernen braucht. Auch kann dasselbe nicht streifen wie bei anderen Turbinen, wenn sich der Spurzapfen abgenutzt hat, sondern es kann sich frei durch den Cylinder oder die Wasserkammer hindurch senken, von welcher es umgeben ist. Die neue Turbine gestattet auch eine sehr genaue, ökonomische Regulirung entweder von Hand oder durch einen Regulator, wenn entweder ihre Belastung oder die Wassermenge sich ändert. Zum Reguliren dienen messingene Schieber E, wie sie in Figur 1 ersichtlich sind, welche durch Stangen F und Handräder G bewegt werden. Mittelst dieser Schieber kann eine Anzahl von Einströmungsöffnungen oder Leitcurven nach und nach verschlossen werden, im selben Verhältnisse wie die Aufschlagwassermenge oder die Belastung der Turbine abnimmt.

Die Wassermenge, welche einer Turbine zugeführt wird, sollte niemals durch eine Drehklappe regulirt werden. Da nämlich das Wasser in der Turbine durch sein Moment wirkt, so hängt seine Wirksamkeit von der Geschwindigkeit ab, mit welcher es durch die Leitcurven B und auf das Rad I) strömt. Wenn nun der Wasserzufluß auf einer gewissen Höhe in der Röhre durch eine Drehklappe zum Theil abgeschnitten wird, so daß nur die halbe Wassermenge, für welche die Turbine bestimmt ist, zugelassen wird, so wird die Geschwindigkeit, mit welcher das Wasser durch die Leitcurven geht, auf die Hälfte der ursprünglichen Geschwindigkeit reducirt, und da die Wirkung des Wassers im Verhältnisse zu dem Quadrat der Geschwindigkeit und Menge steht, so würde der erhaltene |171| Effect nur ein Achtel der ganzen Kraft seyn, obgleich die halbe Wassermenge durch das Rad gegangen ist. Wenn dagegen der Zufluß des Wassers durch die Einlaufmündungen B mit den Schiebern E, oder 1, 2, 3, Fig. 2, nach und nach regulirt wird, so wird nur die durch das Rad strömende Wassermenge abgeändert, ohne daß hiedurch die Geschwindigkeit des Wassers im geringsten geändert wird, so daß die halbe Wassermenge auch die halbe ursprüngliche Kraft gibt, und so im Verhältnisse fort. Diese Art der Regulirung ist von der größten Wichtigkeit, wo der Wasserzufluß oder die Belastung der Turbine sehr schwankend ist.

Bei der Anordnung der verticalen Turbine mit horizontaler Achse, die in Fig. 3 und 4 abgebildet ist, wird das Wasser, welches aus beiden Seiten des Rades austritt, in einem das ganze Rad einschließenden Gehäuse a aufgesammelt, und von da durch eine Röhre b dem Unterwasser zugeführt. In allen anderen Beziehungen ist diese Turbine der vorhin beschriebenen horizontalen Turbine ganz ähnlich. Wird sie über den Unterwasserspiegel gesetzt, so entsteht eine saugende Wirkung in dem Gehäuse, das die Turbine umgibt, und in welches das Wasser beim Austritt aus dem Rade gelangt. Dieses Ansaugen bringt genau dieselbe Wirkung hervor wie der Druck einer Wassersäule von gleicher Höhe, so daß die Turbine, ohne ihren Effect zu verringern, innerhalb der Grenze von 33 Fuß beliebig hoch über den Unterwasserspiegel aufgestellt werden kann. Da der Atmosphärendruck nur eine Wassersäule von 33 Fuß Höhe im Gleichgewichte zu halten im Stande ist, so kann auch die Saughöhe nicht größer angenommen werden, und wollte man eine Turbine höher als 33 Fuß über dem Unterwasserspiegel anbringen, so würde ein Theil der Gefällhöhe verloren seyn.

Die verticale Turbine eignet sich vorzüglich für hohe Gefälle und geringe Wassermengen. Sie erfordert fast kein Fundament, und kann in einigen Fällen allein von der Röhre getragen werden. Man kann sie leicht so stellen, daß man die Kraft da von ihr abnehmen kann, wo man dieselbe nöthig hat, weil das Wasser in geschlossenen Röhren zu- und abgeführt wird. Alle arbeitenden Theile können leicht herausgenommen werden, ohne eine Röhrenverbindung zu unterbrechen, oder das Gehäuse zu entfernen.

Die Hauptvortheile, welche diese Turbinen bieten, sind folgende: Sie nehmen einen sehr kleinen Raum ein, sind wohlfeil, einfach in ihrer Construction, nützen das Wasser vollständig aus, und geben, da sie durch das Moment des Wassers wirken, direct große Geschwindigkeiten. Sie können, ohne daß sich ihr Nutzeffect wesentlich vermindert, nach Bedürfniß mit verschiedenen Geschwindigkeiten gehen, je nachdem sie die eine oder |172| andere Maschine zu treiben haben. Die Turbine ist frei von allen Erschütterungen und jedem Geräusche während sie arbeitet, so daß ihre Fundamentirung nur das Gewicht der Vorrichtung zu tragen hat. Man kann städtische Wasserleitungen benutzen, um diese Turbinen für häusliche oder andere Zwecke zu treiben, und das Wasser kann, nachdem es durch die Turbine gegangen ist, noch ebenso gut benutzt werden, wie vorher.

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