Titel: Perrigault's Doppel-Ventilator.
Autor: Tresca,
Fundstelle: 1866, Band 179, Nr. LXV. (S. 266–272)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj179/ar179065

LXV. Ueber den Doppel-Ventilator von Perrigault; Bericht von Tresca.

Aus den Annales du Conservatoire des arts et métiers, 1865, t. VI p. 162.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Hr. Perrigault, Mechaniker zu Rennes, hat an das Conservatoire einen Ventilator mit ebenen Flügeln gesendet, mittelst dessen man den Druck der Luft soweit steigern kann, daß er einer Wassersäule von 0,75 Meter Höhe entspricht.

Da dieses für die Eisenhütten sehr wichtige Resultat eine ausgedehntere Anwendung des an sich sehr einfachen Doppel-Ventilators herbeiführen dürfte, so haben wir einige Versuche mit diesem Apparate angestellt, welche die Angaben des Erfinders bestätigten.

Der Ventilator von Perrigault ist ein doppelter, er besteht nämlich aus zwei einfachen Ventilatoren, welche so angeordnet sind, daß die in den ersten eingeblasene Luft zur Speisung des zweiten dient, welcher dann auf bereits comprimirte Luft wirkt und seinerseits diese Compression bedeutend verstärkt.

Die Trommeln der beiden Ventilatoren sind Cylinder von fast kreisförmigem Querschnitte, aber in Bezug auf die Welle der Flügelräder excentrisch.

Diese Kreisform mußte nothwendiger Weise in der Nähe der Ausströmungsrohre modificirt werden. Die Flügelräder haben 0,60 Meter Durchmesser und jedes derselben trägt acht gleichweit von einander abstehende radiale Flügel oder Schaufeln. Der Spielraum um die Schaufeln nimmt |267| von dem Eintritt bis zu dem Austritt von 0,04 bis 0,10 Meter zu. Die Admissionsöffnung am Centrum der ersten Trommel hat 0,26 Meter Durchmesser und die der zweiten Trommel ist mit dem Ausströmrohre der ersten durch ein Röhr von demselben Querschnitt verbunden, welches man aber so gebogen hat, daß die durch dasselbe veranlaßten Störungen in der Bewegung der Luft soviel als möglich vermindert werden.

Die Breite jeder Trommel beträgt 0,125 Meter, aber die der Flügel oder Schaufeln nur 0,075 Meter.

Die Bewegung wird auf die den beiden Flügelrädern gemeinschaftliche Welle mit Hülfe einer Riemscheibe übertragen, welche zwischen den zwei 0,225 Met. von einander entfernten Trommeln angebracht wird.

Die Riemscheibe hat einen Durchmesser von 0,092 (? 0,15) Meter* und die Breite ihrer Kranzleisten beträgt 0,130 Meter.

Die Welle wird von zwei Lagern getragen, deren Futter den sechsfachen Durchmesser der Wellzapfen zur Länge haben. Eine bedeutende Länge des Lagerfutters hat bekanntlich auf alle mit großen Geschwindigkeiten sich bewegenden Wellen einen sehr günstigen Einfluß.

Bei den angestellten Versuchen wurde die Bewegung auf die Riemscheibe des Ventilators mittelst eines rotirenden Dynamometers übertragen, dessen Riemscheibe einen Durchmesser von 0,82 Met. hatte. Bis zu einer Geschwindigkeit von dreihundert Umdrehungen konnte man mit diesem Instrumente gute Diagramme erhalten.

Die Zahl der Umdrehungen wurde von einem auf die Welle des Dynamometers befestigten Zählapparate angegeben.

Um die hervorgebrachte Leistung zu ermitteln, wurde jedesmal vor der Düse eine Röhre angebracht, welche an ihren beiden Enden offen und so gebogen war, daß ihre eine Mündung vor die Mittellinie der Düse zu liegen kam und in beiden Schenkeln der Stand der gefärbten Flüssigkeit abgelesen werden konnte, um die Höhe der in der Röhre gehobenen Flüssigkeit zu bestimmen.

Es wurden zwei Reihen von Versuchen gemacht: die eine mit einer Düse, deren Durchmesser d = 0,068 Meter und daher ihr für den Durchgang freier Querschnitt S = 0,0033 Quadratmeter betrug, indem man für diese conische Düse eine Verjüngung von 0,9 annahm. Bei der anderen Reihe war d' = 0,102 Meter und bei Annahme derselben Verjüngung S' = 0,00735 Quadratmeter.

Die nachfolgende Tabelle enthält alle Angaben, welche die während der Versuche gemachten Bestimmungen lieferten:

|268|

Tabelle über die mit dem Doppel-Ventilator von Perrigault angestellten Versuche.

Textabbildung Bd. 179, S. 268
|269|

Zum Verständniß dieser Tabelle lassen wir eine Erklärung ihrer einzelnen Columnen folgen.

Die Zahl der Umdrehungen des Dynamometers per Minute wurde direct am Zählapparate abgelesen; in dem Augenblicke, wo die Wassersäule stationär blieb, notirte man die von dem Zählapparate angegebene Zahl.

Die Zahlen der zweiten Columne sind von denen der dritten durch Multiplication mit 5,2 abgeleitet. Diese Zahl ist von dem zwischen den Riemscheibendurchmessern bestehenden Verhältnisse abgeleitet, indem man zu jedem der Durchmesser die halbe Dicke des Treibriemens = 0,0095 Met. hinzu addirt, wodurch man erhält:

(0,82 Meter + 0,0095 Meter)/(0,15 Meter + 0,0095 Meter) = 5,2

Die Zahlen der vierten Columne sind aus denen der zweiten durch Multiplication mit dem Umfange der Flügel und durch Division mit 60 abgeleitet, um die wirkliche Geschwindigkeit des Endes dieser Schaufeln in Metern per Secunde zu erhalten. Diese Geschwindigkeit hat bei dem letzten Versuche der ersten Reihe beinahe 60 Meter erreicht.

Die Höhe h ergibt sich durch directe Beobachtung des Wasserstandes in den beiden Schenkeln des Wassermanometers, welches im Centrum der Düse eine Pitot'sche Röhre bildet, die ungefähr einen Centimeter tief in die Düse hineinreichte.

Um die Geschwindigkeit der Luft, welche dieser Pressung entspricht, zu ermitteln, muß man den Ausdruck

Textabbildung Bd. 179, S. 269

berechnen. Die Werthe von √h bilden die sechste Columne und in der siebenten hat man die Werthe für die auf vorstehende Art berechnete Geschwindigkeit zusammengestellt. Diese Geschwindigkeit der Luft variirte von 60 bis 100 Meter per Secunde.

Wir haben mittelst des Dynamometers nur sieben gute Diagramme erhalten, welche die mittlere Ordinate lieferten, die den mittleren Druck repräsentirt; letzterer beträgt 2,8984 Kilogramme per Millimeter der Ordinaten, und man erhält die mechanische Arbeit, indem man jeden dieser mittleren Drucke mit der Geschwindigkeit am Umfang der Dynamometer-Scheibe multiplicirt, nämlich

πD × n/60 = (3,14 × 0,82 Meter)/60 × n = 0,0429 n Meter,

wo n die Zahl der Umdrehungen per Minute bezeichnet.

|270|

Nimmt man an, daß die durch die Luft wirklich aufgespeicherte Arbeit gleich derjenigen sey, welche der der Höhe h zukommenden Geschwindigkeit entspricht, so erhält man leicht ein Maaß dieser Arbeit durch das Product

Textabbildung Bd. 179, S. 270

oder wenn man vor der Hand das Verhältniß P/p der Pressungen der Luft innerhalb und außerhalb des Apparates vernachlässigt,

1,293/19,61 × SV³

und wenn man für S seinen Werth S oder S', je nach der Versuchsreihe einsetzt, so findet man für die erste Reihe:

Textabbildung Bd. 179, S. 270

und für die zweite Reihe:

Textabbildung Bd. 179, S. 270

Diese Ausdrücke haben uns zur Berechnung der Zahlen in der eilften Columne der Tabelle gedient.

Wenn diese Zahlen den wirklichen Werth der mechanischen Arbeit der Luft nach ihrem Austritte aus der Maschine repräsentiren, so erhält man den Wirkungsgrad, wenn man dieselben durch die entsprechenden Zahlen der vorhergehenden Columne dividirt.

Rechnet man auf die angegebene Weise, so findet man, daß dieser Nutzeffect bei der ersten Reihe zwischen 0,304 und 0,478 variirt oder im Durchschnitt 0,395 beträgt; daß dagegen die Zahlen bei der zweiten Reihe mehr übereinstimmten und eine höhere Durchschnittszahl, nämlich 0,448 liefern.

In Wirklichkeit sind die Werthe von (MV²)/2 in Folge des Factors P/p den wir vernachlässigt haben, etwas größer. Der äußere Druck p ist gleich dem Gewichte einer Wassersäule von 10,33 Met. Höhe; der innere Druck P aber gleich dem einer Wassersäule von 10,33 + h, wenn er nämlich an dem Punkte gemessen wird, wo die Compression am größten ist. Man hat daher P/p = (10,33 + h)/10,33, und die so für jeden Versuch berechneten Werthe sind in der 13. Columne zusammengestellt.

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Um den Werth dieser Verhältnißzahl beim Wirkungsgrad der Nutzleistung zu berücksichtigen, braucht man nur die entsprechenden Zahlen in den Columnen 12 und 13 mit einander zu multipliciren, wodurch man die Zahlen der 14. Columne erhält, aus denen sich als die bei unseren Versuchen erlangte mittlere Nutzleistung ergibt:

für die erste Reihe 0,408
und für die zweite Reihe 0,485

Vorstehende Berechnungsmethode beruht also auf der Annahme, daß die Pitot'sche Röhre, in unserer Weise angewendet, durch den Höhenunterschied der Wassersäulen genau das Maaß der Compression angibt, welche das Ausströmen veranlaßt.

Hr. Bourget hat kürzlich Versuche über die Genauigkeit dieser Angaben angestellt und wir stimmen mit ihm überein, daß diese Beobachtungsart die genaueste von allen ist, welche man anwenden kann, wenn die Geschwindigkeit zu groß ist, um von Anemometern Gebrauch machen zu können.

Unsere Berechnungsweise bietet außerdem den Vortheil, daß sie ein von dem Widerstande in anzuwendenden Leitungsröhren ganz unabhängiges Resultat liefert. Dieselbe gibt, nach unserer Ansicht, das richtige Maaß für den Werth des Apparates, denselben für sich allein betrachtet, gerade so wie man die Leistung einer Dampfmaschine oder eines Wasserrades auf der von den Transmissionen derselben getrennten Treibwelle bestimmt.

Aus unseren Versuchen geht hervor:

1) daß bei der ersten Versuchsreihe die Luftsäule das Wasser in der Manometerröhre hinaufdrückte bis sich ein Höhenunterschied von 0,735 Met. für eine Geschwindigkeit des Flügelrades von 1908 Umdrehungen per Minute ergab; daß dagegen bei der zweiten Versuchsreihe nur ein Höhenunterschied von 0,400 Metern für eine Geschwindigkeit des Flügelrades von 1622 Umdrehungen stattfand;

2) daß folglich der Doppel-Ventilator von Perrigault Luftpressungen liefern kann, welche dem Gewichte einer Wassersäule von 0,735 und 0,400 Meter Höhe entsprechen, also Pressungen, welche viel größer als die mit den gewöhnlichen Ventilatoren erlangten sind.

Diese Druckzunahme rührt daher, daß die durch das erste Flügelrad ausgetriebene Luft unter einem bereits merklich größeren Drucke, als der der Atmosphäre ist, in die zweite Trommel eingeführt wird und daß also das zweite Flügelrad auf bereits comprimirte Luft wirkt;

3) daß mittelst dieser Combination die Geschwindigkeit der Luft bei ihrem Austritte aus der zweiten Trommel weniger als das Doppelte der Geschwindigkeit der Flügel an ihrem Umfange beträgt, und daß sie zugleich |272| mit dieser zunimmt. Das mittlere Verhältniß zwischen diesen beiden Geschwindigkeiten ist: 83,71/46,24 = 1,81;

4) daß bei der zweiten Versuchsreihe, wo in Folge der größeren Düsenöffnung diese Verhältnißzahl sich auf 69,72/44,94 = 1,55 reducirte, die Geschwindigkeit der eingeblasenen Luft merklich größer ist, als die Geschwindigkeit am Umfange der Flügel;

5) daß folglich Perrigault's Doppel-Ventilator mit ebenen Schaufeln der Industrie Luftpressungen liefert, welche bisher nur mit den anderen Blasemaschinen erhalten wurden.

Beschreibung der Abbildungen.

Figur 6 ist eine obere Ansicht des Doppel-Ventilators und seiner Fundamentplatte;

Fig. 7 ist eine Seitenansicht und

Fig. 8 theils ein Durchschnitt, theils eine Vorderansicht desselben.

A, A ist die Fundamentplatte des Apparates, auf welche die beiden Wellenlager B, B befestigt sind.

C, C ist die Treibwelle, welche sich in den Lagerfuttern c, c dreht, denen man eine große Länge gegeben hat.

D, D' sind die Flügelräder mit 8 auf deren Welle befestigten Flügeln.

E ist die zwischen diesen Flügelrädern angebrachte Riemscheibe.

F, F' sind excentrische Trommeln, welche die Mäntel der Flügelräder und mit diesen die zwei Ventilatoren bilden.

Die Luft wird durch die kreisförmige Oeffnung O der Trommel F angesogen, in die Bewegung der Flügel mitgerissen und durch dieselben in das Rohr P, P' geführt, welches bis zur kreisförmigen Admissionsöffnung O' in dem zweiten Ventilator reicht.

p ist ein auf dem Rohre P, P' angebrachter Schieber, welcher zum Schmieren dient.

Die Luft wird hierauf durch das Flügelrad D' in das Ausströmungsrohr Q getrieben.

Der Apparat besteht also aus einem Ventilator mit ebenen Schaufeln D, F, welcher die Luft in einen zweiten Ventilator D', F' mit etwas größerem Durchmesser bläst.

Die Bewegung der Luft ist in den drei Figuren durch Pfeile angezeigt.

|267|

Tresca's Bericht in den Annales du Conservatoire enthält viele Druckfehler.

A. d. Red.

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