Titel: Neuere Grubenventilatoren.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1895, Band 296 (S. 54–64)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj296/ar296012

Neuere Grubenventilatoren.

Mit Abbildungen.

Im Mittel ist die für einen Grubenarbeiter benöthigte Luftmenge 120 bis 180 cbm/Std., während der Spannungsunterschied, welcher bei Sonderventilation 10 bis 60 mm Wassersäule beträgt, bei Sammelventilation auf 60 bis 150 mm Wassersäule, entsprechend 0,006 bis 0,015 m, steigt. Die minutliche Umlaufszahl des Flügelrades schwankt je nach Grösse und System zwischen 30 und 500. Dasselbe kreist in einem allmählich sich erweiternden Ringraum, welcher Vertheiler, Blasehals oder Diffusor genannt wird. Je nach der Ventilationsfähigkeit der Gruben sind die Spannungsunterschiede passend zu bemessen. Enge Gruben erfordern kleine Ventilatoren mit grosser Umlaufszahl und grosser Saugwirkung, während bei weiten Gruben grosse Ventilatoren mit kleiner Umlaufszahl vortheilhaft sind.

Die im Folgenden zu besprechenden Ventilatoren sind wie folgt geordnet:

1) Schaufelrad von gleichbleibender Breite (Guibal, Capell, Walker, Pelzer, Farcot).

2) Flügelrad mit abnehmender Schaufelbreite (Waddle, Ser, Rateau, Farcot, Wenner, Wade).

3) Flügelrad mit Einlaufkegel (Rateau, Ser).

4) Flügelrad mit Einlaufschraubenflügel (Pelzer, Wade).

5) Flügelrad mit nach rückwärts gekrümmten Schaufeln (Capell, Walker, Pelzer, Wade, Farcot).

6) Rad mit geraden radial stehenden Schaufeln (Waddle).

7) Rad mit nach vorwärts gekrümmten Schaufeln (Ser, Rateau, Wenner).

8) Schaufelrad mit schräg stehenden geraden oder nach vor- oder rückwärts abgekrümmten Schaufelenden (Guibal).

|55|

9) Schaufelrad mit unterbrochen gekrümmten Flügeln (Capell, Farcot).

10) Verbundventilatoren (Wenner).1)

Die Berechnungen der Ventilatoren werden wesentlich vereinfacht, wenn an Stelle der eigentlichen Grubenquerschnitte eine gleichwertige Querschnittsfläche a in einer dünnen Scheidewand an der Beobachtungsstelle des Wetterkanales gesetzt wird, durch welchen in der Secunde dieselbe Luftmenge V bei derselben Spannung oder Depression h strömt, wie in der Grube.

Nach Murgue gilt

a < 1 qm als enge Grube,

a = 1 bis 1,5 qm als mittlere,

a > 1,5 qm als weite Grube.2)

Ist nun

a qm die gleichwertige Fläche,

v m/Sec. die Wetter- oder Luftgeschwindigkeit,

V cbm/Sec. die secundlich geforderte Luftmenge,

m/Sec. die Umfangsgeschwindigkeit des Flügelrades,

qm die Durchgangsöffnung des Ventilators bei einem Saugrohr,

H0 die theoretische Maximaldepression in m Wassersäule,

H die effective Maximaldepression,

h die effective Depression für irgend eine Umfangsgeschwindigkeit in m Wassersäule,

γ0 = 1000 k/cbm Gewicht von 1 cbm Wasser,

γ = 1,293 k/cbm Gewicht von 1 cbm Luft bei der Temperatur 0°,

g = 9,81 m/Sec. Beschleunigung der Schwerkraft,

so ist

V = μ . a . v (= Luftmenge, wenn μ = 0,65 ein Coëfficient ist).

Nun ist

und weil

ist, so wird

sein. Sonach ist

h0 = H – h (die Depressionsabnahme)

und

h = H – h0.

Weil aber die Luftmengen, die durch den Querschnitt a, sowie durch den Ventilatorquerschnitt o strömen, die gleichen sind, so folgt:

o . v 0 = a . v

oder

Dieser Werth in Gleichung

h = H – h0 bezieh. h + h0 = H

eingesetzt, folgt

und daher

Da ferner

ist, so folgt:

(= effectiver Depression in m Wassersäule).

Hieraus folgt:

Es war ferner:

V =μ . a. v die Luftmenge in cbm/Sec.,

die Luftgeschwindigkeit in m/Sec. und

(die Depression in m Wassersäule),

woraus nach Einsetzung folgt:

und

Sonach hat das folgende Gesetz für alle Ventilatoren Geltung:

1) Die von einem Ventilator secundlich gelieferte Luftmenge V ist der secundlichen Umlaufszahl des Flügels (n : 60) direct proportional.

2) Die Depression h ist dem Quadrate dieser Umlaufszahl, also (n2) direct proportional.

Es ist daher

daher

Ebenso wird

sein, sonach

werden.

Werden die Depressionen in mm Wassersäule eingesetzt, so folgt:

weil γ0 = 1000 ist, also

|56|

Wird

√2g = 4,43

und

angenommen, so entsteht

v = 3,961 √h

als Luftgeschwindigkeit in m/Sec. Das Luftvolumen wird

V = μ . a . v bezieh. V = μ . a . 3,961 . √h

und, weil μ = 0,65 ist,

V = 0,65 . 3,961 . ah

oder

V = 2,574 . ah

sein. Hiernach entsteht

oder

a = (0,38 . V : √h) qm

als gleichwerthige Querschnittsfläche.

Guibal's Grubenventilatoren.

Ueber Grubenventilatoren im Allgemeinen und über Guibal's Ventilatoren insbesondere ist bereits früher in D. p. J. 1889 272 * 73 bezieh. 1889 273 118 berichtet worden. Obwohl dieselben in Deutschland durch kleinere, rasch umlaufende Ventilatoren verdrängt sind, so werden diese für leicht zu ventilirende Gruben bei Bewältigung grosser Luftmengen doch noch ihren Platz behaupten.

Textabbildung Bd. 296, S. 56

Die ausserordentlich grossen Abmessungen von D bis 11 m und B bis 3,5 m Durchmesser und Breite bedingen grosse Eigengewichte, und bei Umlaufsgeschwindigkeiten von v = 30 m und mehr werden bedeutende Effectverluste durch Reibung verursacht.

Zudem veranlasst der stossweise Luftaustritt ein starkes Geräusch und Vibrationen, welche den ganzen Flügelbau mit der Zeit lockern.

Die Guibal-Ventilatoren (Fig. 1 bis 6) sind mit geraden, einen Zugkreis berührenden Schaufeln versehen, die, gegen den äusseren Umfang schwach abgebogen, meistens nach vorwärts (Fig. 1 und 6), seltener nach rückwärts (Fig. 2) gekrümmt sind, manchmal aber auch wie Fig. 3 und 4 gerade auslaufen. Diese sind bis auf die Austrittsöffnung durch das Gehäuse (Fig. 1) eingeschlossen, so dass nur diejenigen Zellen die Luft wegfördern, die gerade vor der Austrittsöffnung zu stehen kommen. Zur Regelung derselben dient manchmal ein von aussen stellbarer Schieber, sonst sind die meisten mit einem spiralig in einen Schlott auslaufenden Gehäuse versehen.

In Tabelle I sind Abmessungen, sowie Angaben über Leistung und Effectverbrauch von Guibal-Ventilatoren, wie sie von der Maschinenbauanstalt Humboldt in Kalk a. Rh. ausgeführt werden, zusammengestellt.

Tabelle I.

Guibal-Ventilatoren von der Maschinenbauanstalt Humboldt in Kalk a. Rh.

Schaufelrad-
durchmesser
D in m
Radbreite
B in m
Depression
h in mm
Wassersäule
Luftmenge
V in cbm/Sec.
Reine Venti-
lationsleistung
in HP
Effectverbrauch
Ne in HP bei
n = 60
Mechanischer
Wirkungsgrad
ηm = N : Ne


Bemerkungen
5
6
7
8
9
10
11
12
1,5
1,8
2,1
2,4
2,7
3,0
3,3
3,6
21
30
40
53
68
84
100
120
5
10
16
24
33
46
62
81
1,4
4,0
8,5
17,0
30,0
51,5
82,5
130,0
3
6
14
27
47
82
132
205
0,466
0,667
0,600
0,630
0,640
0,628
0,625
0,634
Die Depression h
und das Luft-
volumen V be-
ziehen sich auf
n ± 60 minutl.
Umdrehungen
des Flügelrades.

Eine grosse Anzahl Versuche, hauptsächlich mit Guibal'schen Centrifugalventilatoren, sind von R. van A. Norris in Wilkes-Barre, Pa., im J. 1890 in amerikanischen Gruben angestellt worden, worüber in Engineering, 1892 Bd. 53 * S. 303, Bericht gegeben ist. Aus diesem, sowie nach Uhland's Rundschau, 1893 Bd. 7 Nr. 39 und 40 * S. 305 bezieh. S. 316, ist eine kleine Zusammenstellung in Tabelle II gemacht worden.

Aus dieser ganzen Versuchsreihe glaubt Norris folgende Rückschlüsse ziehen zu können:

1) Auf die Leistung ist der Durchmesser einflusslos; grosse Durchmesser setzen nur die Umlaufszahl herab.

2) Mit der Rad breite wächst die Luftmenge, ohne den Wirkungsgrad zu beeinflussen.

3) Innerhalb angemessener Grenzen hat die Gestalt der Schaufeln keinen wesentlichen Einfluss auf die Ventilatorleistung. Nach rückwärts abgebogene Schaufeln scheinen die Stösse herabzumindern.

4) Einen bedeutenden Einfluss hat die Form des Gehäuses. Schliesst sich das Gehäuse kreisförmig an das Schaufelrad an (Fig. 1), so wird der Wirkungsgrad herabgesetzt. Bedeutend besser sind diejenigen Ventilatorgehäuse, welche das Schaufelrad spiralförmig umschliessen (Fig. 2, 3, 4 und 6).

|57|

Tabelle II.

Guibal-Ventilatoren, Versuche von van A. Norris.

Textabbildung Bd. 296, S. 57

5) Regulirungsschieber haben einen entschiedenen Vortheil.

6) Mit der Umfangsgeschwindigkeit steigt auch der Wirkungsgrad.

Walker's Grubenventilator.

J. S. Walker in Wigan hat nach dem englischen Patent Nr. 17141 vom 13. December 1887 den aus Fig. 7 und 8 ersichtlichen Grubenventilator aufgestellt, bei welchem der Boden des spiralig erweiterten Gehäuses in der Bogenlänge von drei Schaufeltheilungen sich an das Flügelrad schliesst, so zwar, dass eine Luftförderung erst von a über b bis c möglich wird. Der Patentanspruch erstreckt sich zum grössten Theil bloss auf die Bauausführung des Flügelrades.

Textabbildung Bd. 296, S. 57

Jede aus einer Blechtafel ausgeschnittene, gebogene Schaufel schliesst sich an das Nabenstück an, und es werden durch Segmente d die einzelnen Flügel verbunden, während Zugstangen e den äusseren Abstand sichern.

Waddle's Grubenventilatoren.

Auf der Kohlengrube Craghead mit Flözen in 50, 70, 90 und 154 m Teufe und drei Schächten ist ein Grubenventilator von Waddle, Ausführung vom Jahre 1890, aufgestellt, welcher nach Revue industrielle, 1892 Bd. 20 * S. 395, die folgenden Abmessungen besitzt:

Aeusserer Durchmesser der Schlussreifen 11,074 m
Aeusserer Flügeldurchmesser 10,668 m
Aeussere Breite des Flügelrades 0,348 m
Aeussere Breite der Schlussringe 0,705 m
Durchmesser des Einlaufrohres mit Konoid-
stutzen

4,115

m
Rauminhalt des Ventilators 73,14 cbm
Cylinderdurchmesser d = 61 cm
Kolbenhub s = 1,067 m
Kolbenstangendurchmesser 95 mm

Die direct wirkende Dampfmaschine arbeitet mit 0,25 bis 0,75 Füllung und Auspuff ins Freie.

Das in Fig. 9 und 10 gezeichnete Waddle'sche Flügelrad, Modell 1890, besitzt 36 Stück radial stehende, abwechselnd lange und kurze, vom Einlaufsrohr nach dem Umfang zu in der Breite bis auf 343 mm stetig abnehmende Schaufeln, welche an einem Einlaufkonus mit 12 Stück nach rückwärts schwach gekrümmten Leitschaufeln ansetzen.

Textabbildung Bd. 296, S. 57

Die Breitenabmessung der Flügel ist derart bemessen, dass ein Product Flügelbreite mal Umlaufsgeschwindigkeit dieses entsprechenden Flügelpunktes constant bleibt.

Hiernach ergibt sich für die Flügelbreite an dem inneren Ring von d2 = 4,115 m Durchmesser aus b2d2 = b1d1 bezieh. der Werth C

Dieses Schleudergebläse arbeitet ohne Mantel und ohne |58| Ausblasrohr dadurch, dass die geraden radialen Schaufeln seitlich durch zwei Böden bis auf die Einlauföffnung seitlich abgeschlossen sind, während diese am äusseren Umfang in der Breite 343 mm frei ausmünden.

Bemerkenswerth sind die in folgender Tabelle III zusammengestellten Versuchsergebnisse bei drei und zwei offenen Schächten und bei einer Querschnittsöffnung im Saugkanal a = 16,378 qm an der Messtelle. Ist v m/Sec. die Luftgeschwindigkeit im Querschnitt a, so ist die Luftmenge V = v . a in cbm/Sec. und die reine Ventilatorleistung

worin h die Depression in mm Wassersäule ist.

Tabelle III.

Waddle's Grubenventilator.

Textabbildung Bd. 296, S. 58

Dagegen ist

die indicirte Leistung der Dampfmaschine, welche sich für qc Kolbenfläche und auch in einfacher Form schreiben lässt:

Ni = 1,368 . p . n.

Der dynamische Wirkungsgrad folgt sodann:

ηd = N : Ni

Bei einem älteren, auf der Grube Celynen (vgl. Oesterr. Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen), 1885 * S. 251) befindlichen Waddle'schen Ventilator von D = 13,7 m Durchmesser, D1 = 4,57 mm Durchmesser der Einlauföffnung und B = 2,0 m Breite wurden am 30. October 1879 bei dem Querschnitte a = 20 qm des Wasserkanales und v = 3,833 m/Sec. Luftgeschwindigkeit mit n = 51 minutlichen Umdrehungen des Schaufelrades V= 76,66 cbm/Sec. Luftvolumen geleistet, wobei auf dem Dampfkolben, d = 81 cm Durchmesser und s = 1,22 m Hub bei einem mittleren Ueberdruck p = 0,98 k/qc wirkend, eine indicirte Leistung Ni = 142 geliefert wurde, während die reine Ventilatorleistung N= 52,13 ausmachte, was einem dynamischen Wirkungsgrade von

ηd = 52 : 142 ∾ 0,367

entsprechen würde.

Rateau's Grubenventilator.

Von V. Biétrix et Cie. in Saint Etienne ist nach Revue Universelle des Mines, 1891, Serie 3 Bd. 15 * S. 225, bezieh. Revue industrielle, 1890 * S. 479, für die Kohlengrube d'Aubin in Aveyron ein Ventilator von Rateau aufgestellt worden.

Aehnlich wie bei Waddle's Ventilator tritt die Luft in axialer Richtung ein und wird durch zwei konoidische Flügelwände in die radiale Richtung abgelenkt. Die Flügel sind an der Eintrittsstelle zurückgebogen, beim Austritt jedoch unter 45° gegen den Halbmesser vorgeneigt. Aus dem Rade tritt die Luft in ein spiralig erweitertes Auslaufrohr von zunehmender Breite (Diffusor), dessen Querschnitt bis zur oberen Schlottmündung stetig zunimmt.

Die untere Hälfte des Gehäuses ist ausgemauert, die obere Hälfte desselben und der Schlott bestehen aus Blech, während die Schaufeln aus Stahlblech in Formen gepresst werden.

Textabbildung Bd. 296, S. 58

Der in Fig. 11 und 12 dargestellte Ventilator besitzt D = 2,0 m äusseren Flügeldurchmesser und d = 1,2 bezieh. F1 = 1,06 qm Durchmesser bezieh. Querschnitt am Einlaufrohr, |59| während die quadratische Schlottmündung bei 1,95 m Seitenlänge 3,8 qm Querschnitt besitzt. Das von den Schaufeln eingeschlossene Volumen beträgt 0,75 cbm. Das Flügelrad ist am Einlaufkegel mit der Welle verbunden, welche durch die 1 m grosse Riemenscheibe von dem 1,83 m grossen Schwungrade der Dampfmaschine von 815 qc mittlerer Kolbenfläche bethätigt wird.

Bei den Versuchen war die Lufttemperatur 31° bis 33° C., der Barometerstand 741 mm, das Wetter heiss und trocken, die Luftdichtigkeit γ = 1,122 k/cbm bezieh. Wasserdichtigkeit der Luft (γ : g) = 0,1146.

Die Umlaufszahlen des Ventilators und der Dampfmaschine wurden mit übereinstimmenden Zählwerken (Deschiens) und die Luftgeschwindigkeit mit Anemometer (Casartelli) an der Schlottmündung gemessen. Zu diesem Behufe wurde diese mittels eines Drahtgitters in 36 Quadrate von 0,325 m Seitenlänge getheilt.

Die äquivalente Querschnittsfläche wurde nach Murgue mit

a = (0,38 V : √h)

und die Luftleistung mit

N = (Vh : 75)

berechnet, während

ηd = N : Ni

der mechanische oder dynamische Wirkungsgrad ist, wobei Ni die indicirte Dampfmaschinenleistung vorstellt.

Der Durchmesser des Dampfcylinders ist d = 32,5 cm bezieh. die Kolbenfläche 825 qc, der Kolbenhub s = 0,5 m und die mittlere Kolbengeschwindigkeit 3,64 m/Sec. während das Verhältniss der Flügelgeschwindigkeit zur Geschwindigkeit im Kurbelzapfenkreis 3,67 beträgt.

Textabbildung Bd. 296, S. 59

Aus den in der Tabelle IV zusammengestellten Versuchsergebnissen ist das Diagramm Fig. 13 zusammengestellt, und zwar sind auf der wagerechten Grundlinie die gleichwerthigen Querschnitte a in qdcm, auf der linken Standlinie die Depressionen h in mm Wassersäule und der Maasstab für den dynamischen Wirkungsgrad ηd aufgetragen, während auf der rechtsseitigen Standlinie der Maasstab für die Luftmengen V in cbm/Sec. gezeichnet ist. Zudem stellt die obere Wagerechte den Werth für die theoretische Depression

vor und die kurze Standlinie den Maasstab für den manometrischen Wirkungsgrad. Hierin ist die Curve V für die Volumleistung in cbm/Sec., ferner die Curve für den manometrischen Wirkungsgrad ηm = H : H0, worin H die wirklich beobachtete Depression ist, und endlich die Curve für den dynamischen Wirkungsgrad ηd = N : Ni eingezeichnet.

Aus diesem Diagramm ersieht man, dass die Grösstwerthe für ηd den dynamischen Wirkungsgrad zwischen a = 0,75 und 1,00 qm und für den manometrischen ηm zwischen a = 1,0 und 1,47 qm liegen. Daher ist dieser Ventilator D = 2,0 m Durchmesser für mittlere Grubenquerschnitte gut geeignet.

Tabelle IV.

Rateau's Grubenventilator.

Versuchs-Nr.
Minutliche
Umlaufszahl
Depression
h in mm Wasser-
säule
Luftgeschwindig-
keit
v in m/Sec.
Luftmenge
V in cbm/Sec.
Gleichwertiger
Querschnitt
a in qm
Luftleistung
N in HP
Indicirte Dampf-
maschinenleistung
Ni in HP
Dynamischer
Wirkungsgrad
ηd = (N : Ni)
Flügelrad
n
Dampf
maschine
n1
1 290 154 96,75 3,45 13,1 0,50 16,9 30,0 0,563
2 276 151 101,50 5,30 19,8 0,75 26,8 37,8 0,709
3 215 117 62,75 4,26 16,0 0,77 13,4 22,1 0,606
4 235 128 83,00 6,30 24,0 1,00 26,6 36,8 0,723
5 212 116 68,50 7,10 27,0 1,24 24,6 38,2 0,644
6 196 107 55,75 7,50 28,7 1,47 21,3 37,3 0,571
7 187 102 47,00 7,52 29,6 1,65 18,6 37,3 0,499
8 184 100 44,00 7,96 30,2 1,72 17,5 37,8 0,471

G. M. Capell's Grubenventilator.

Von der Maschinenfabrik E. W. Dinnendahl bei Steele an der Ruhr werden nach dem D. R. P. Nr. 25273 vom 25. Februar 1883 Capell'sche Grubenventilatoren gebaut.

Anlagen mit Schaufelraddurchmesser von D = 3,8 m bis 1,0 m und bis B = 2,0 m Breite sind in grösserer Zahl seit dem Jahre 1889 ausgeführt worden, welche durchgehends sehr günstige Erfolge sowohl in der Depression bis 270 mm Wassersäule, als auch in den Wirkungsgraden aufweisen.

Die Schaufelräder mit doppelseitigem Saugrohr (Fig. 14 und 15) bestehen nach Uhland's Constructeur, 1890 Bd. 23 Nr. 30 * S. 153, aus einer Antriebswelle a mit zwei seitlichen Speichennaben b und einer mittleren doppelten Scheibennabe c, welche das ganze Schaufelgehäuse in zwei Abtheilungen durch das Mittelblech d trennt, während zwei äussere, an die Speichen f angenietete Blechringe e den seitlichen Abschluss besorgen. Winkelringe g und h dienen ferner zum Anschluss eines cylindrischen Blechmantels i, in welchem rechteckige Oeffnungen k freigelassen sind, die eine Verbindung des Saugraumes mit dem Druckraume vermitteln. Nun sind die gebogenen steilgestellten Schaufeln l des Saugraumes gegen die nach rückwärts gekrümmten stark liegenden Schleuderschaufeln m etwas versetzt angeordnet, wodurch der Saugraum eine kapselartige Gestalt erhält.

In das Mauergehäuse (Fig. 16 und 17) werden nun schwere gusseiserne Ringe n eingesetzt, welche als Lagerböcke für die Schaufelradwelle a ausgebildet sind. Dieses spiralig sich erweiternde Gehäuse ist zur Hälfte in Mauerwerk ausgeführt, während der obere Theil mit dem Auslaufrohre aus Blech gefertigt ist.

Sehr bemerkenswerth sind Versuche, welche von dem |60| Ingenieur Schulte in Dortmund mit einem Capell'schen Ventilator durchgeführt wurden, der die folgenden Abmessungen hatte:

D = 3350 mm äusserer Durchmesser des Schaufelkörpers,

D1 = 2100 mm Durchmesser der Saugrohre,

B = 2000 mm Breite des Schaufelkörpers,

V0 = 17,62 cbm Rauminhalt des Schaufelkörpers,

γ = 1,2751 k/cbm Dichtigkeit der Luft,

V = 52,45 cbm/Sec. secundlich geforderte Luftmenge,

Q = γ . V = 66,87 k/Sec. secundliches Luftgewicht,

n = 200 minutliche Umlaufszahl des Schaufelrades,

n1 = 52 minutliche Umlaufszahl der Dampfmaschine,

H = 57 mm Depression in mm Wassersäule,

Nc = 39,86 Effect der Compression der Luft,

Nv = 5,26 Effect durch die lebendige Kraft der zum Ventilator zufliessenden Luft,

N = Nc – Nv = 34,60 Ventilatorleistung,

Ni = 76,52 indicirte Leistung der Dampfmaschine,

ηd = 0,452 dynamischer Wirkungsgrad der ganzen Anlage,

Ventilatorumläufe in der Secunde,

cbm/Sec. Volumleistung des Ventilators,

V : Vv = 52,45 : 58,7 = 0,893 der volumetrische Füllungsgrad des Ventilators.

Textabbildung Bd. 296, S. 60

In Bezug auf die Schaufelform ist zu bemerken, dass der Mittelpunktskreis für die inneren sechs Schaufeln einen Durchmesser d1 = 2100 mm hat, während der Krümmungshalbmesser ρ1 = 1030 mm besitzt. Die äusseren sechs Schaufeln sind mit ρ1 = 1065 mm Halbmesser aus einem Mittelpunktskreise d2 = 1670 mm gezogen.

Versuche, die im J. 1890 auf der Zeche Prosper 1 bei Berge-Borbeck mit einem Capell-Ventilator ausgeführt wurden, sind in der beifolgenden Tabelle V zusammengestellt. Die Abmessungen dieses Ventilators waren:

D = 3,75 m Durchmesser des Schaufelrades,

D1 = 2,10 m Durchmesser des Saugrohres,

B = 2,0 m Breite der Schaufeln,

d = 52 cm Cylinderdurchmesser der Zwillingsdampfmaschine,

O = 2087 qc wirksame Kolbenfläche eines Cylinders,

s = 0,8 m Kolbenhub,

F1 = 4,704 qm Querschnitt des Schachtausbaues,

F2 = 5,474 qm Querschnitt des Wetterkanales an der Messtelle,

v1 = 8,083 m/Sec. Wettergeschwindigkeit 234 m unter Tage,

v2 = 9,1 m/Sec. Luftgeschwindigkeit an der Messtelle,

V1 = 4,704 . 8,083 = 38,0 cbm/Sec. Luftmenge unter Tage,

V2 = 5,474 . 9,1 = 49,80 cbm/Sec. Luftmenge an der Messtelle,

h = 186 mm Depression in Wassersäule bei n = 72 pro Minute,

V1 : V2 = 38 : 49,8 = 0,76, d.h. nur 76 Proc. der Ventilatorleistung werden in der Grube nutzbar gemacht.

Tabelle V.

Capell's Ventilator, Zeche Prosper I.

Versuchs-Nr. Umlaufszahl
n in der Minute
Luftmenge
V in cbm/Sec.
an der
Messtelle
Depression
h in mm
Wassersäule
Luftleistung
Ne in HP
Dampf-
maschinen-
leistung Ni in HP
Dynamischer
Wirkungsgrad
ηd


Bemerkungen
1
2
3
72,0
80,0
87,5
49,82
55,80
60,48
186
223
269
119,3
157,9
207,8
229*
310
390
0,52
0,51
0,53
* 24 Proc. von
Ni gehen für
die Ventilator-
leistung verl-
oren.

E. D. Farcot's saugender Niederdruckventilator für grosse Luftmengen.

Nach Revue industrielle, 1890 * S. 329, bauen E. D. Farcot Fils in Paris Hochdruck Ventilatoren mit Depressionen von 900 bis 1000 mm Wassersäule für Stahlwerke, Giessereien, ferner Mitteldruck- und endlich Niederdruck-Ventilatoren für grosse Volumleistungen, welche hauptsächlich im Grabenbetrieb gebraucht werden.

Textabbildung Bd. 296, S. 60
|61|

Das in Fig. 18 und 19 dargestellte Flügelrad besitzt Schaufeln von 600 mm Breite, welche auf d = 800 mm Durchmesser radial gerichtet und von da aus bis auf D = 1200 mm zurückliegend gekrümmt sind. Durch eine volle Mittelscheibe ist das Flügelrad in zwei Hälften abgetheilt, so dass von beiden Seiten Einlaufrohre von D = 0,8 m Durchmesser angeordnet werden können, während das mittlere Gehäuse spiralig erweitert in das Abgangsrohr ausläuft.

Textabbildung Bd. 296, S. 61

Einlaufkonus sind hierbei nicht vorhanden, sowie das Gehäuse unter Umständen entbehrlich ist, sobald die absolute Auslaufgeschwindigkeit annähernd Null wird. Weil die Ausgangsquerschnitte am äusseren Flügelradumfange verengt sind, so arbeitet das Schaufelrad mit Reactionsdruck.

Textabbildung Bd. 296, S. 61

Nach einer Angabe in der Revue des Mines, 1891 * S. 219, schwankten der manometrische Wirkungsgrad ηm = 0,28 bis 0,59, die Umfangsgeschwindigkeiten von v = 28,6 bis 45,94, die Depressionen H = 50 bis 95 mm, die Luftmengen V =18,3 bis 24,3 cbm/Sec. bei Schaufelrädern von D = 2,5 bis 6,0 m Durchmesser.

E. D. Farcot's Ventilator für mittlere Depressionen.

Bei diesem saugenden Ventilator (Fig. 20 bis 22) sind die Flügel von der Nabe an bis zu dem d = 800 mm grossen Einlauf radial gerichtet und von da ab nach vorwärts gekrümmt. Zudem sind diese krummen Schaufeln durch zwei kegelförmige Ringböden seitlich abgeschlossen und von b = 620 auf 220 mm Breite nach dem Umfange abnehmend. Dieses Flügelrad kreist in einem 1000 mm breiten, dazu centrisch angeordneten Gehäuse, so dass nur jene Zellen fördern können, welche sich gerade vor dem Auslauf röhr befinden. Seitlich abgedichtet wird das Flügelrad durch Winkelringe, welche in Kreisrillen der Einlaufrohre einsetzen.

Stark vorwärts gekrümmte Schaufeln bedingen unter sonst gleichen Umständen eine grössere Austrittsgeschwindigkeit und dadurch einen Effectverlust, welcher nur durch Anwendung eines Diffusors (Vertheilers) zum Theil wiedergewonnen werden kann.

Diese Farcot-Ventilatoren besitzen jedoch keinen Blasehals oder Vertheiler.

Ser's Grubenventilator.

Dieser raschlaufende Ventilator mit kleinem Durchmesser ist bereits früher ausführlich behandelt, weshalb auf I). p. J. 1888 267 * 1 verwiesen wird. Zur Ergänzung dessen mögen noch einige Angaben über Versuchsergebnisse folgen.

Als Constructionsregel für Ser'sche Grubenventilatoren gibt Pinette (Revue des Mines, 1891 Bd. 14 Nr. 3 * S. 213) Folgendes an. Für eine bestimmte Grube von bestimmtem äquivalentem Querschnitt a ist die Grösse des Ser'schen Ventilators dann passend, wenn der Ausflussquerschnitt desselben dem äquivalenten Querschnitt a gleicht. Ist dieser Querschnitt a doppelt so gross als der Ausflussquerschnitt, so vermehrt sich zwar die Luftmenge auf 1,65 bis 1,75, dafür vermindert sich die Depression um annähernd 30 Proc.

Zur Berechnung der Luftmenge dient die bekannte Formel von Murgue:

woraus

folgt.

|62|

Tabelle VI.

Ser'sche Grubenventilatoren.

Durchmesser
des
Flügelrades
D in m
Aequivalente
Querschnitts-
fläche
a in qm

Minutliche
Umlaufszahl
n

Effective
Depression
h in mm

Luftmenge
V in cbm/Sec.

Reine Venti-
lationsleistung
Ne in HP

Manometrischer
Wirkungsgrad
ηm

Bemerkungen
1,4
1,4

2,0
2,0
2,0
0,5
1,0

1,0
1,5
2,0
400
400


280
83,52
58,00

80,00
65,79
58,00
12
20

25
32
40
13,36
15,50

26,66
28,07
30,93
0,962
0,668

0,922
0,758
0,668
Manometrischer Grösstwerth

und ein manometrischer Mittel-
werth ηm = 0,796 für beide, sowie
ein Mittelwerth für
D = 2,0 m
ηm = 0,782.

Tabelle VII.

Ser'sche Grubenventilatoren.


Durch-
messer des
Flügelrades
D in m
Aequi-
valente
Quer-
schnitts-
fläche
a in qm

Minutliche
Umläufe
des
Flügelrades
n

Depression
h in mm
Wasser-
säule

Luftmenge
V in
cbm/Sec.

Vom
Ventilator
verbrauchte
Leistung
Ne in HP
Riemenscheibe Dampfmaschine

Bemerkungen
Durch-
messer
in mm

Breite
in mm
Cylinder-
druch-
messer
in cm

Kolbenhub
in m
1,0
1,2
1,4*
1,6
1,8
2,0
2,5
0,25
0,36
0,49
0,64
0,81
1,00
1,56
500
420
350
310
270
240
185
65
65
65
65
65
65
65
5,5
8,0
11,0
14,0
18,0
22,0
35,0
11
16
20
25
31
38
58
400
500
600
700
800
900
1100
200
225
250
275
300
325
350
25
30
35
40
45
50
60
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,60
* Bei D = 1,4 m werden für
Depressionen
h = 50, 80 mm
n = 310, 390
V = 9,5, 12 cbm/Sec.
Ne = 14, 27 HP.

Es ist ferner aus Versuchen gefunden worden, dass die vom Ventilator gelieferte Windmenge im Mittel gleich dem Zehnfachen des von den Schaufeln durchlaufenen Raumes sei.

Aus der Tabelle VI wird der Einfluss einer Aenderung der äquivalenten Fläche a auf den manometrischen Wirkungsgrad ηm veranschaulicht, während in der Tabelle VII für Flügelraddurchmesser D = 1,0 bis 2,5 m und gleichwertige Flächen a = 0,25 bis 1,56 qm bei gleichbleibender Depression h = 65 mm, die Luftmengen V= 5,5 bis 35,0 cbm/Sec. sich ergeben, woraus ohne weiteres die reinen Ventilatorleistungen

berechnet werden können.

Pelzer's Grubenventilator.

Eigenthümlich an diesem Grubenventilator sind die Schöpfschaufeln, durch welche die eintretende Luft eine drehende Bewegung erhält, so dass dieselbe zwischen den Ventilatorenschaufeln bis zur Erreichung der erforderlichen Spannung nur noch einen kleinen Weg zurückzulegen hat.

Dadurch wird ein stossfreier Lufteintritt bei einer Saugöffnung von verhältnissmässig kleinem Durchmesser erzielt.

Ferner ist in der Anlage der verstellbare Vertheiler, Diffusor, bemerkenswerth. Bei saugenden Ventilatoren ist nach Angabe von Pelzer der Vertheiler so einzurichten, dass die ausgeworfene Luft zu einem geschlossenen Strome gesammelt und unter Vermeidung von Stauungen und möglichst ohne Berührung mit Wänden ins Freie gelangt.

In Fig. 23 bis 28 ist nach Revue Universelle des Mines, 1890 Serie 3 Bd. 9 * S. 151, die Ventilationsanlage der Grube Alstaden bei Oberhausen dargestellt, deren Schaufelrad (Fig. 23 und 24) bei D = 2,5 m Durchmesser, n = 268 bis 300 minutliche Umdrehungen macht und dessen Schaufelform den Uebergang vom Schrauben- zum Centrifugalgebläse bildet, indem an die zwölf radial stehenden Wurfschaufeln (Fig. 24) ebenso viel schraubenförmig gekrümmte Schöpfschaufeln (Fig. 25 und 26) von d = 2,0 m äusserem und 1,1 m innerem Durchmesser anschliessen. Ein Riementrieb von (35:8) Uebersetzung (Fig. 27 und 28) besorgt die Kraftübertragung.

Der Querschnitt des Grubenkanales betrug 3,9 qm, welcher durch den Beobachter auf a = 3,8 qm herabgemindert wurde. Bei einer Umlaufszahl n = 268 des Schaufelrades und einer Windgeschwindigkeit von

v = 0,8 . 5,3 = 4,24 m/Sec.

folgt eine Luftmenge

V = a . v = 3,8 . 4,24 = 16,11 cbm/Sec.

wobei 5,3 die Angabe des Anemometers und 0,8 der Correctionscoëfficient desselben ist.

Der manometrische Wirkungsgrad, d. i. das Verhältniss der wirklich erzielten Depression zur theoretischen Maximalspannung, kann wieder als genauer oder angenäherter ηm ausgedrückt werden. Mit Bezug auf die Schöpfschaufeln des Pelzer-Ventilators finden folgende Beziehungen statt, wenn h die Depression in mm Wassersäule für einen Luftfaden, der im Abstand x von der Ventilatorachse ein- und im Abstand y austritt.

Wenn Winkelgeschwindigkeit und γ = 1,2 k das Gewicht von 1 cbm Luft bezieh. (γ : g) = (γ : 9,81) die Massendichtigkeit derselben bedeutet, so ist

diese Depression.

Weil nun beim Pelzer-Ventilator der Austritt allgemein im Abstande y = R stattfindet, so wird

folgen.

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Zieht man ferner in Erwägung, dass der Werth für x2 zwischen den Grenzen x2 = 0 und x2 = r2 schwankt, so kann als Mittelwerth ganz wohl eingeführt werden, woraus

entsteht.

Aus der Beziehung

bezieh.

folgt nach Einführung des Werthes für hx

als Depression.

Textabbildung Bd. 296, S. 63

Für den Versuchsventilator war n = 268, ω = 28,065, R = 1,25 und r = 1, daher die theoretische Depression

also

H0 = 0,12 . 784 (1,5625 – 0,25) = 127 mm,

während die wirkliche beobachtete Depression H = 90 mm betrug, so dass

der manometrische Wirkungsgrad ist.

Jedes Cubikmeter Luft, welches die Grube durchströmt, setzt dem Ventilator einen gewissen Widerstand entgegen, welcher die Grube charakterisirt.

Wie bereits einleitend bemerkt wurde, hat Murgue die gleichwertige oder äquivalente Fläche a angenommen, während Guibal dafür eine abstracte Zahl, das sogen. Temperament der Grube, setzt.

Henrotte dagegen schlägt vor, die Eigenthümlichkeit der Grube durch , den Widerstand in k, welchen 1 cbm Luft dem Ventilator entgegenstellt, zu bestimmen. Z.B. eine Grube für V = 20 cbm/Sec. Luft bei einer Depression H = 100 mm würde dem Ventilator einen Widerstand q = 0,25 k/cbm entgegenstellen, da

ist. Daraus folgt, dass, auf 2 cbm Luftmenge bezogen, der Ventilatorwiderstand

22 . q = 4 . q = 1

sein wird.

So besitzt der Pelzer-Ventilator in Alstaden bei D = 2,5 m Durchmesser, V = 16,11 cbm/Sec. und H = 90 mm Depression einen Widerstandscoëfficienten

Nach den Anlagen zum Hauptberichte der preussischen Schlagwetter-Commission Bd. 5 ist der Widerstand q für verschiedene Ventilatorsysteme bei wechselnder Grösse des Flügelrades in der folgenden Tabelle VIII angegeben.

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Tabelle VIII.

Widerstandscoëfficient q in k/cbm-Sec.

Ventilator Grube

System
Durch-
messer
D in m

Widerstand
q

Name der Grube
Winter 1,6 0,420 Dorstfeld
Pelzer 2,5 0,120 Maria-Anna
Moritz 3,0 0,150 Königsborn
Pelzer 3,0 0,052 Westphalia
Kley 9,0 0,085 Schmidmannshall
Guibal 12,0 0,022 Neu-Iserlohn

G. W. Wade's Ventilator.

Nach dem englischen Patent Nr. 14799 vom 15. November 1886 besteht derselbe aus zwei Einlaufschrauben d (Fig. 29 und 30), welche in Saugrohrstutzen c des Ventilatorgehäuses b laufen und zum Saugraum des Flügelrades e leiten, dessen nach rückwärts gekrümmte Schaufeln f sich verjüngen und die Luft durch einen spiralig sich erweiternden Vertheiler nach dem Auslaufrohre g treiben.

Textabbildung Bd. 296, S. 64

C. Wenner's Verbundhochdruckventilator.

Dieser von Ingenieur Carl Wenner in Zürich erfundene und verbesserte Verbundventilator (D. R. P. Nr. 55760 vom 19. Juli 1890), Fig. 31 und 32, besteht aus einem zweitheiligen Flügelrade A, B mit nach vorwärts gekrümmten, abwechselnd langen und verkürzten Schaufeln, das in zwei durch die Mittelscheibe C getrennten Räumen kreist, derart, dass der von der Saugöffnung a kommende Wind von der Radhälfte A in den ringförmigen Druckraum K1 gedrückt wird, welcher zugleich Saugraum für die Radhälfte B ist, durch deren Schaufeln der aus K1 gesaugte Wind in den mit dem Druckrohre O in Verbindung stehenden Ringraum K2 gepresst wird.

Textabbildung Bd. 296, S. 64

Dadurch wird eine Steigerung der Druckhöhen nach dem Satze ermöglicht, dass die Druckhöhe um so grösser ist, je kleiner der Unterschied zwischen Auslauf- und Einlaufgeschwindigkeit wird. Versuche mit einem 600 mm grossen Verbundventilator ergab bei Umfangsgeschwindigkeit

v = 31 m/Sec. bei h1 = 55 mm

Pressung in der Zwischenkammer und

h2 = 130 mm

im Auslaufrohr. Bei

v = 62 m/Sec.

stieg die Pressung h2 auf 500 mm Wassersäule.

Ein Verbundventilator älterer Bauart mit drei in einander geschobenen Flügelrädern A, B, C ist in Fig. 33 und 34 nach dem englischen Patent Nr. 17607 vom 3. November 1890 dargestellt.

Textabbildung Bd. 296, S. 64

Sämmtliche Flügelräder laufen mit annähernd gleicher Umlaufgeschwindigkeit, weshalb das innere Flügelrad auf der Welle gekeilt von der Riemenscheibe E bethätigt wird. Das mittlere Flügelrad B ist an eine Rohrwelle angegossen, welche die Riemenscheibe F trägt, während das äussere Flügelrad linksseitig durch die Riemenscheibe Q betrieben wird. Beide Seitenscheiben der Flügelräder B und C erhalten Fenster H, welche als Saugöffnungen dem Flügelrade A die Luft zuführen. Abgesehen von der verwickelten Bauart, dürften beträchtliche Effectverluste beim Luftübertritt aus einem zum anderen Flügelrade unvermeidlich sein.

Mit diesem dreifachen Ventilator können daher Pressungen hervorgebracht werden, die dreimal so gross als jene anderer einfachen Ventilatoren sind.

Pregél.

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Ueber Ventilatoren vgl. D. p. J. 1885 255 280, 256 * 145, 257 490; 1888 267 * 1; 1889 272 * 74, 273 118; 1891 280 * 39 * 180; 1892 283 187; 1893 289 252; 1894 293 * 35, 294 264.

|55|

Vgl. A. v. Jhering, Die Gebläse, Berlin 1893.

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