Titel: Die Wassermesser für Hausleitungen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1896, Band 301 (S. 241–248)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj301/ar301051

Die Wassermesser für Hausleitungen.

Von Dr. L. Sell.

(Letzter Bericht 1882 Bd. 244 S. 287.)

Mit Abbildungen.

Flügelrad- und Scheibenwassermesser.

Seitdem das wachsende Verlangen nach häuslichem Comfort auch in kleineren Orten in steigendem Maasse zur Anlegung von Wasserwerken führt, welche den einzelnen Haushaltungen die Befriedigung ihres dringendsten Bedürfnisses auf die bequemste Weise ermöglichen, hat sich den Fabrikanten von Wassermessern ein sehr erhebliches Absatzgebiet eröffnet. Und die Grösse dieses Marktes ist der erfinderischen Thätigkeit ein Anreiz zur Schaffung von Instrumenten gewesen, welche durch hervorragende Vollkommenheit sich diesen Markt zu erobern vermöchten. Auf diese Weise sind zahllose Messerconstructionen entstanden, von denen zum mindesten ein guter Theil in gewisser Hinsicht einen Fortschritt bedeutet. Von diesen vielen Neuerungen sind nur wenige nutzbar geworden. Natürlich! Denn wo die Ueberlegenheit einer Neuerung nicht so zu sagen mit Händen zu greifen ist, werden immer die den Markt beherrschenden Firmen als Sieger aus dem Concurrenzkampf hervorgehen – wenn es überhaupt zu einem solchen Kampf kommt.

So tauchen neue Gebilde auf und verschwinden wieder vom Markt, noch ehe sie recht eigentlich bekannt geworden. Alle derartigen Constructionen stellen Versuche zur Lösung realer Probleme dar. So einseitig diese Lösungen häufig sind, weisen dieselben nichtsdestoweniger nicht selten auf Mängel hin, welche den im Gebrauch befindlichen Apparaten der betreffenden Kategorie anhaften. Durch diese Fähigkeit, als ein Ferment zur Vervollkommnung des Bestehenden zu wirken, wird auch das im Wesentlichen Missglückte werth, der Vergessenheit entrissen zu werden. Auch für die Beurtheilung des auf einem bestimmten Gebiete der Technik Möglichen ist die Kenntniss früherer, wenn auch nicht zur Geltung gelangter Versuche unerlässlich.

Was nun die Wassermesser anbetrifft, so fehlt es an einer umfassenden, geschweige denn systematischen Zusammenstellung der Schritte, die zur Vervollkommnung derselben gethan sind, gänzlich. Seit einer von Salbach im Jahre 1875 im Journal für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung gegebenen Beschreibung von Wassermessern nach den ersten 146 englischen Wassermesserpatenten, der ein zusammenfassendes Schlusskapitel angefügt war, sind zwar noch kleinere Berichte (letzter Bericht in D. p. J. Bd. 244) erschienen, meines Wissens aber keine grössere systematische Zusammenstellung. So fehlt es auch jetzt noch an einer rationalen Basis für die Beurtheilung von Wassermessern. Dabei fordert die immer allgemeiner werdende obligatorische Einführung von Wassermessern, von Seiten der Wasserwerke, dass einer aufs Gerathewohl erfolgenden Wahl derselben ein Ende gemacht werde.

Einen neuen Anstoss in dieser Richtung scheinen die Mittheilungen des Stadtbauraths W. H. Lindley über Ergebnisse von Untersuchungen, welche in der Frankfurter Wassermesserversuchsanstalt an einer Reihe von Messern verschiedener Systeme ausgeführt worden sind, gegeben zu haben (s. Journal für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung, 1894 S. 717 bis 721). Jedenfalls ist die auf Grund der Lindley'schen Anregung erfolgte Einsetzung einer Wassermessercommission zur Ausarbeitung von Normalbestimmungen für Wassermesser durch den Verein von Gas- und Wasserfachmännern Deutschlands nur mit Freuden zu begrüssen.

Als Beitrag zur Lösung der Wassermesserfrage soll nun im Folgenden der Versuch einer übersichtlichen und nach Möglichkeit erschöpfenden Darstellung der auf Wassermesser bezüglichen Erfindungsgedanken, wie dieselben insbesondere in deutschen, englischen und amerikanischen Patentschriften niedergelegt sind, gemacht werden.

Aus Zweckmässigkeitsgründen will ich dabei eine Beschränkung auf diejenigen Kategorien von Wassermessern eintreten lassen, welche bei der Bestimmung des durch Hausleitungen fliessenden Wassers zur Zeit allein in Frage kommen. Es sind das die sog. Flügelrad- und die Scheiben-Wassermesser.

Die Flügelradwassermesser.

Unter denjenigen Wassermessern, welche das hindurchströmende Wasser nicht direct messen, bei welchen vielmehr lediglich die lebendige Kraft desselben benutzt wird, eine mit irgend welchen Antriebsvorrichtungen ausgerüstete Welle in Umdrehung zu versetzen, wobei die Zahl dieser Umdrehungen als Maass für die hindurchgeströmte Menge dient, nehmen die Flügelradmesser die erste Stelle ein. Es mag daher gestattet sein, diese ganze Kategorie unter dem Titel der Flügelradmesser abzuhandeln. Die Messer dieser Art haben sich wegen ihrer einfachen Construction und der dadurch bedingten Billigkeit und relativen Dauerhaftigkeit von Anbeginn für alle diejenigen Messungen empfohlen, bei welchen es nicht auf die äusserste Genauigkeit ankommt. Das letztere gilt insbesondere von den Hauswasserleitungen. So sind diese die eigentliche Domäne der Flügelradmesser, in der dieselben bis jetzt die Alleinherrschaft besassen. In neuester Zeit ist freilich den Flügelradmessern, auch auf diesem Gebiet, eine Concurrenz von solcher Art erwachsen, dass manche geneigt sind, anzunehmen, dass die Aera der Flügelradmesser vorüber sei. Doch haben die aus Amerika zu uns nach Deutschland eingewanderten Scheibenmesser, von deren staunenswerther Messgenauigkeit und Durchlassfähigkeit in neuester Zeit insbesondere aus Hamburg berichtet worden |242| ist, noch den Beweis ihrer dauernden Ueberlegenheit über die Flügelradmesser zu erbringen, da einwandfreie Beobachtungen vorerst noch sehr kurze Zeiträume umfassen.

Dass absolute Genauigkeit auf dem Wege indirecter Messung durch Flügelradmesser nicht zu erreichen ist, wenn nicht etwa Vorkehrungen ganz besonderer Art getroffen werden, ist ohne weiteres klar: Die Trägheit des in Bewegung zu setzenden Rades wird naturgemäss bewirken, dass bei sehr geringer Durchflussmenge eine Registrirung überhaupt nicht eintritt, während auf der anderen Seite, wie auch die theoretische Betrachtung ergibt, die Geschwindigkeit jenes Rades nicht in demselben Verhältniss, sondern schneller als die Durchflussmenge wächst. So ergibt sich als der nächstliegende allbekannte Mangel dieser Flügelradmesser, dass die Angaben derselben bei geringer Durchflussmenge zu niedrig, bei grosser Durchflussmenge dagegen zu hoch sind. Bevor ich jedoch auf die überaus zahlreichen Vorkehrungen zur Beseitigung dieses Grundmangels der Flügelradmesser eingehe, scheint eine Erörterung der allgemeinen Constructionsverhältnisse derselben geboten.

Material. Eine der wesentlichsten Bedingungen insbesondere für einen Messer, der den Wasserconsum in Haushaltungen ermitteln soll, ist, dass derselbe lange in betriebsfähigem Zustande bleibt. Dazu bedarf es in erster Linie eines hinreichend widerstandsfähigen Materials, das freilich andererseits den Preis des Messers nicht allzu sehr erhöhen darf. Es liegt nahe, beiden Bedingungen dadurch gleichzeitig zu genügen, dass man die Messertheile der Hauptsache nach aus einem, wenn auch nicht besonders widerstandsfähigen, so doch wohlfeilen Material herstellt und nur mit einem widerstandsfähigen, wenn auch vielleicht kostspieligen Ueberzug versieht. So hat man die Messergehäuse vielfach aus Gusseisen hergestellt, das auf der Innenseite verzinnt wurde, während man die Stahlachse nicht selten mit einem Silber- oder Nickelüberzug versah. Es sind das jedoch Mittel, die nicht in jeder Hinsicht als zweckmässig gelten können.

So lange die Ueberzüge vollkommen unversehrt sind, bilden sie ja allerdings einen sicheren Schutz gegen die zerstörende Wirkung des Wassers. Aber derartige Ueberzüge, die doch immer nur ziemlich dünn sind, schleifen sich allmählich ab. Das geschieht, selbst wenn das Wasser keine festen Verunreinigungen mit sich führt. Ist aber einmal an einer Stelle die Schutzschicht verletzt, so ist der Schutz für diese Stelle nicht nur aufgehoben, sondern das Uebel unendlich verschlimmert. Die beiden Metalle bilden in diesem Falle Pole einer oder unzähliger galvanischer Ketten. Die entstehenden elektrischen Ströme üben aber eine ungleich zerstörendere Wirkung aus, als das Wasser allein je auszuüben vermöchte. Es scheint daher räthlich, von der Anwendung dieses Mittels abzusehen. Dagegen unterläge ein Emailüberzug des Gehäuseinnern im Wesentlichen diesem Bedenken nicht.

Was das Material für die Messergehäuse anbetrifft, so ist jetzt wohl vorzugsweise Messing oder Deltametall im Gebrauch; während für die sogen. „Einsätze“, welche bei einer Reihe von Messern das Flügelrad einschliessen, daneben Hartgummi mit bestem Erfolge angewandt wird. Die vortrefflichen Eigenschaften dieses Materials, seine ausserordentliche Widerstandsfähigkeit gegen zerstörende Einflüsse der verschiedensten Art sind auch in der Wassermessertechnik seit sehr langer Zeit nach Gebühr gewürdigt. Namentlich hat man auch bei der Herstellung des Messrades schon sehr frühzeitig zu diesem Material gegriffen, wobei allerdings noch der Umstand von maassgebender Bedeutung gewesen ist, dass Hartgummi annähernd das specifische Gewicht von Wasser besitzt, worauf etwas später des Näheren eingegangen werden wird. Auch für einen Theil der Räder des Zählwerkes hat man zuweilen Hartgummi angewandt.

So griff beispielsweise bei den Leopolder'schen Messern, die in eine grössere Versuchsreihe über Wassermesser von Salbach (Journal für Gasbeleuchtung u.s.w., 1875 S. 519 bis 544) einbezogen waren, ein metallenes Getriebe in ein Gummirädchen (a. a. O. S. 526). Auch Dreyer, Rosenkranz und Droop wenden bei ihren Messern Hartgummiräder (in Verbindung mit Neusilberrädern verschiedener Art) an.

Ich sehe davon ab, die Materialfrage unter Bezugnahme auf eine grössere Zahl besonderer Messerformen zu erörtern, da das Material im Allgemeinen nichts ist, was mit einer bestimmten Messerconstruction untrennbar verbunden wäre; da vielmehr im Grossen und Ganzen zu jedem Messer jedes beliebige Material verwendet werden kann und auf Wunsch einzelner Besteller wohl auch verwendet worden ist.

Von viel grösserer Bedeutung als die Widerstandsfähigkeit der festen Messertheile und auch des Zählwerkes mit seiner verhältnissmässig langsamen Bewegung ist die Dauerhaftigkeit der in Bewegung befindlichen und an einander reibenden Messertheile, insbesondere der Flügelradachse und ihrer Lager.

Als Material für die Radachse hat sich an Stelle von Stahl, auch bei ungünstiger Wasserbeschaffenheit, reines Nickel gut bewährt (vgl. Journal für Gasbeleuchtung u.s.w., 1895 S. 694 ff.), so dass dieses Metall voraussichtlich bald allgemeinere Anwendung finden wird.

Stellbarkeit des Messrades. Das nächstliegende Mittel zur Erhaltung der Zapfen und Lager rotirender Achsen besteht in der Wahl sehr harter Materialien, wie z.B. Stahl oder Achat. Doch auch die härtesten Materialien nutzen sich ab. Zur Ausgleichung dieser Abnutzung wird jetzt wohl allgemein eine leicht zu bewirkende Verstellbarkeit eines oder beider Lagerzapfen vorgesehen. Durch eine Verstellung der Lagerzapfen erfährt jedoch zu gleicher Zeit das Flügelrad eine Veränderung seiner Lage gegenüber den Einströmungsöffnungen. Für den ruhigen Gang des Messers ist es aber erforderlich, dass eine einseitige Beanspruchung des Flügelrades vermieden wird. Die Verstellbarkeit der Flügelrad welle muss also ergänzt werden durch eine Verstellbarkeit des Flügelrades auf der Welle. Diese Verstellbarkeit des Flügelrades auf der Achse findet sich bereits bei dem Spanner'schen Wassermesser aus dem Jahre 1878 (D. R. P. Nr. 2893) und bei manchen anderen. Doch scheinen es mehr constructive Rücksichten gewesen zu sein, welche hier dazu führten, die Flügelrad welle mit Gewinde zu versehen, so dass das Flügelrad aufgeschraubt werden konnte. Während die bewusste Absicht, durch Verstellbarkeit des Flügelrades auf der Welle eine einseitige Beanspruchung des Flügelrades zu vermeiden, erst ganz neuerdings zur Construction einer besonderen zweitheiligen Flügelrad welle führte, welche ohne weiteres erlaubt, die Entfernung der Schwerpunktsebene des Flügelrades vom Stützpunkt desselben stets gleich gross zu erhalten. Bei dieser neuen Flügelradwelle der Firma H. Meinecke in |243| Breslau (D. R. P. Nr. 79397 vom Jahre 1894) „trägt der glockenartige Theil g (Fig. 1) der Welle das Flügelrad und der andere massive Theil c mit der Spurpfanne den Trieb e, welcher die Bewegung des Flügelrades auf das Zählwerk überträgt. Die beiden Theile der Welle sind einstellbar, z.B. durch Verschraubung mit Gegenmutter h mit einander verbunden. Das Flügelrad d ist in bekannter Weise ebenfalls verstellbar auf g angebracht, und die Welle c kann der besseren Führung wegen gegen eine verstellbare Spur l laufen.“ Es hat den Anschein, als ob auch für die Gestaltung dieser Welle, bei welcher der den Spurstift glockenartig umfassende Theil einen wirksamen Schutz gegen Verschlammung und gegen Verlaufen bildet, insbesondere constructive Rücksichten maassgebend gewesen sind, da der in der Patentschrift angegebene Zweck, „eine genaue Einstellung des Flügelrades zu erzielen“, auch ohne die Zweitheiligkeit zu erreichen ist.

Textabbildung Bd. 301, S. 243

Schutz der Achsenzapfen und Lager. Diese Mittel zur Verringerung des Verschleisses der Flügelrad welle und ihrer Lager durch Wahl entsprechender Materialien und zur Beseitigung der Folgen solchen Verschleisses sind aber von relativ untergeordneter Bedeutung. Wichtiger ist die Beseitigung der Ursachen des Verschleisses. Diese liegen einerseits in dem Druck, den das Flügelrad in Folge seiner Schwere bei senkrechter Stellung auf sein unteres Lager ausübt, andererseits aber vornehmlich darin, dass das strömende Wasser Unreinigkeiten mit sich führt und diese allenthalben im Inneren des Messers absetzt und dadurch die Reibung der Achse an den Lagern vergrössert – abgesehen davon, dass diese Ablagerung von Schmutz die Empfindlichkeit des Messers allmählich heruntersetzt und den Messer schliesslich gänzlich betriebsunfähig macht. Als weitere Ursachen des Verschleisses durch Reibung treten hinzu: der Druck, den das strömende Wasser auf das Flügelrad ausübt, und die Rückstösse und Wirbel, welche sich im Messergehäuse, bei plötzlichem Schluss des Hahnes in der Abflussleitung, bilden und das Flügelrad heftig afficiren.

Es ergeben sich hieraus für die Construction von Wassermessern folgende Aufgaben: Schutz der Lager eventuell des Messers überhaupt vor Verunreinigungen, Entlastung der Achse gegen senkrechten und gegen seitlichen Druck und Sicherung des Flügelrades gegen Rückstösse bei Schluss der Leitung.

Schutz gegen Verschlammung. Der Verschlammung der Achsenlager und des Messers überhaupt kann durch Anordnung eines Schlammsiebes, welches das Wasser vor seinem Eintritt in den Messer passiren muss, bis zu einem gewissen Grade vorgebeugt werden. Doch ist damit selbstverständlich ein beträchtlicher Druckverlust verbunden. Die Grösse dieses Druckverlustes ist nicht allein von dem Gesammtquerschnitt der Durchlassöffnungen, sondern insbesondere auch von der Form des Siebes abhängig. Einer Privatmittheilung über diesen Gegenstand, die ich Rosenkranz verdanke, von dessen Wassermessern später wiederholt die Rede sein wird, entnehme ich, dass die Maximaldurchlassmenge eines bestimmten Siebes einer ganz bestimmten Biegung desselben entspricht, und dass ein ebenes Sieb von grösserer Querschnittssumme der Oeffnungen und selbst von grösserem Durchmesser eine geringere Durchlassfähigkeit besitzt, als ein zweckmässig gewölbtes Sieb von geringerer Durchlassfläche und eventuell von kleinerem Durchmesser. Da mir nicht hinreichend Beobachtungsmaterial zur Verfügung steht, um durch dessen Discussion über die zweckmässigste Grösse der Oeffnungen und Form des Siebes etwas auszumachen, und bei der Verwickeltheit aller hydrodynamischen Erscheinungen die Erlangung irgend welcher brauchbaren Ergebnisse auf theoretischem Wege ausgeschlossen erscheint, so muss ich mich auf diesen allgemeinen Hinweis auf die Bedeutung der Form des Schlammsiebes beschränken.

Das beste Schlammsieb ist nun aber nicht im Stande, alle Verunreinigungen, zumal die feinkörnigen fernzuhalten. Es bedarf daher noch besonderer Vorkehrungen zum Schütze der Achsenzapfen und Lager. Insbesondere kommt hier das untere Achsenende in Frage, da der etwa eindringende Sand u.s.w. sich in Folge seiner Schwere vorzugsweise im unteren Theil des Messers absetzen wird. Um eine Verschlammung der Achsenlager zu verhüten, wird man also die Achsenlagerung so einzurichten haben, dass etwa niedersinkender Schlamm nicht zu den Achsenlagern gelangen kann. Die Achse wird also nach unten hin beispielsweise nicht in einer Spitze endigen dürfen, welche in einem am Messerboden befindlichen Lager läuft – eine Einrichtung, wie sie unter den neueren Messerconstructionen m. W. nur diejenige von Schinzel (s. weiter unten) aufweist. Vielmehr wird es sich empfehlen, die Achse unten auf einem Spurstift laufen zu lassen, welcher in die Achse bezieh. in das Flügelrad selbst hineinragt, so dass die Lagerstelle von der übergreifenden Achse geschützt wird, wie es jetzt wohl auch fast allgemein geschieht. Dadurch kann zu gleicher Zeit einem Verlaufen der Achse nach Möglichkeit vorgebeugt werden.

Bemerkenswerth in dieser Hinsicht ist ein unter Nr. 2734 patentirter Messer von Valentin (1880 237 Taf. 18 Fig. 5). Bei demselben ragen die Schafte, zwischen welchen die Flügelradachse läuft, tief in Bohrungen der Achse hinein. Um das untere Lager noch nachdrücklicher vor Versandung zu schützen, wird der untere Theil der Achse von einer Büchse umfasst, die vollends allen Schlamm von dem Achsenlager fernhält; durch den Behälter wird überdies bewirkt, dass die Achse und der centrale Theil des Flügelrades sich dauernd in ruhigem Wasser befindet, wodurch das Flügelrad im Wesentlichen den Stössen und Rückschlägen des Wassers bei plötzlichem Hahnschluss entzogen wird.

Zur Verminderung der Reibung in den Achsenlagern führen zu denselben je zwei feine Bohrungen, welche in vollständig abgeschlossene Oelbehälter münden.

Die Anwendung einer besonderen Schmierung zur Verminderung der Reibung in den Achsenlagern u.s.w. kann nicht in jeder Hinsicht als vortheilhaft gelten, da das Oel schon bei verhältnissmässig hoher Temperatur erstarrt und statt einer Verminderung eine ausserordentliche Vergrösserung der Reibung bewirkt. Aus diesem Grunde begnügt man sich bei einer ansehnlichen Zahl von Messern mit der natürlichen Wasserschmierung.

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Die Reibung in den Achsenlagern bildet nur einen Theil der gesammten Reibung. Hinzu kommt vor allen Dingen die Reibung im Zählwerk. Auch von dem letzteren gilt hinsichtlich der Schmierung das soeben Bemerkte.

Trockenläufer und Nassläufer. Die von dem Zählwerk verursachte Reibung hängt nicht nur von der Beschaffenheit des Zählwerkes selbst ab, sondern auch davon, ob der Zählwerksraum vom Flügelradraum völlig abgeschlossen ist oder nicht. Sollen die beiden Räume von einander getrennt werden (Trockenläufer), so muss die Achse, welche die Bewegung des Flügelrades auf das Zählwerk überträgt, mittels Stopfbüchse in den Zählwerksraum eingeführt werden. Darin liegt aber eine Quelle beträchtlicher Reibung bezieh. Unempfindlichkeit des Messers, die den letzteren völlig betriebsunfähig machen kann – namentlich nach längerem Stillstand.

Andererseits besitzen Messer mit offener Verbindung zwischen Zählwerksraum und Flügelradraum (Nassläufer) doch auch nur am Anfange den Vorzug eines geringeren Reibungswiderstandes bezieh. einer grösseren Empfindlichkeit. Denn selbst das reinste zur Verwendung kommende Wasser bildet im Laufe der Zeit Niederschläge an den Wänden, die es umspült. Die Getriebe des Zählwerkes werden sich also im Laufe der Zeit incrustiren, wodurch der Vorzug der grösseren Empfindlichkeit, den die Nassläufer in der ersten Zeit, nachdem sie eingebaut, vor den Trockenläufern voraus haben, bald verloren geht. Die festen Niederschläge an den Wänden des Messers machen überdies das Ablesen der Zifferblätter bald schwer oder unmöglich. Man sucht diesem Dilemma dadurch zu entgehen, dass man zwar auf eine vollständige Trennung von Zählwerksraum und Flügelradraum verzichtet, aber doch auch keine vollkommen freie Verbindung zwischen beiden Räumen bestehen lässt, derart, dass eine Füllung von destillirtem Wasser, welche man dem Zählwerksraum gibt, bevor man den Messer in Betrieb setzt, lange Zeit in demselben erhalten bleibt und die Zifferblätter und die Beobachtungsglasscheibe vor Verunreinigung schützt.

Eine diesem Zweck dienende Abschlussvorrichtung hat sich Spanner in Wien im Jahre 1877 unter Nr. 2893 in Deutschland (und Nr. 2843 in England) patentiren lassen (1880 237 Taf. 18 Fig. 7). Dieselbe besteht aus einem in den Boden des Zählwerksgehäuses eingelötheten Cylinder aus Messingblech, welcher an seinem oberen Ende das nach innen mit einem vorspringenden Halse versehene Halslager trägt. Auf der Flügelradspindel ist ein ähnlicher kleiner Cylinder aufgeschraubt, welcher einerseits den Hals des Halslagers in einem geringen Abstande umfängt, andererseits wieder in einem ebenfalls geringen Abstande von dem grossen Cylinder umfangen wird.

Indessen ist zu befürchten, dass die stagnirende Flüssigkeit im Zählwerksraum unter gewissen Umständen eine Brutstätte für Bakterien bilden könnte.

Um bei Nassläufern die Ablesung dauernd zu ermöglichen, kann auch eine fortlaufende mechanische Reinigung der Glasscheibe durch die Zeiger bezieh. durch mit den Zeigern verbundene Stücke, welche gegen die Glasscheibe schleifen, vorgesehen werden, wie z.B. bei dem unter Nr. 350619 in Amerika patentirten Messer, auf den später näher eingegangen werden soll.

Nicht minder wie durch eigentliche Verunreinigung wird die Ablesung des Wassermesserstandes durch unter der Glasscheibe sich ansammelnde Luft beeinträchtigt. Zur Beseitigung dieses Uebelstandes wird von der Frankfurter Wasser- und Beleuchtungsapparate-Fabrik vormals Valentin in Frankfurt a. M. eine Entlüftungsvorrichtung angewandt (Schweizerisches Patent Nr. 4839 vom 5. April 1892), bestehend in einem, in der Gehäusewand angeordneten Kanal, der bis unmittelbar unter die Glasscheibe geführt ist und mit einer verschliessbaren Oeffnung ins Freie mündet. Sobald die Auslassöffnung freigegeben ist, wird die Luft, welche sich unter der Glasscheibe angesammelt hat, durch das andrängende Wasser herausgepresst. Doch erscheint der Erfolg dieser Maassnahme sehr zweifelhaft.

Ein weiterer Uebelstand der Nassläufer besteht darin, dass das nicht gerade selten vorkommende Springen der Glasscheibe in Folge Stoss, Schlag oder Frost Ursache gefährlicher Ueberschwemmungen ist.

Den letzten Folgen einer solchen Ueberschwemmung, wie überhaupt jeder durch Defecte in der Leitung veranlassten Ueberschwemmung hat man zwar durch Vorkehrungen zu entgehen gesucht, die eine Absperrung der Zuflussleitung bei übermässiger Wasserentnahme bezwecken, vgl. z.B. das englische Patent Nr. 13779 vom Jahre 1852.

Aber immerhin muss das Uebel bereits einen ziemlichen Grad erreicht haben, wenn derartige Vorrichtungen in Wirksamkeit treten sollen.

Im Ganzen scheinen demnach die Vorzüge der Trockenläufer zu überwiegen, weshalb auch die Mehrzahl der Messer als Trockenläufer gebaut wird. Uebrigens versteht sich von selbst, dass die Messer beliebiger Systeme ohne die mindeste Aenderung wesentlicher Constructionstheile sowohl als Trocken- als auch als Nassläufer gebaut werden können und auch gebaut worden sind.

Uebertragung der Bewegung des Bades auf das Zählwerk. Die Uebertragung der Bewegung des Messrades auf das Zählwerk kann in mannigfacher Weise bewirkt werden. Eines der gebräuchlichsten Mittel besteht in der Anwendung von Schrauben ohne Ende auf der Messradachse. Doch haben dieselben viel Reibung und zeigen eine starke Abnutzung. Das mag wohl die Ursache sein, weshalb man hier und da, z.B. Meinecke in Breslau, zur Anwendung von Stirnrädern an Stelle der Schrauben ohne Ende übergegangen ist.

Textabbildung Bd. 301, S. 244

Eine bequeme Art der Verbindung von Zählwerk und Messereinsatz, die freilich nur für Nassläufer in Frage kommen kann, ist neuerdings Carl Reuther, in Firma Bopp und Reuther in Mannheim patentirt worden (D. R. P. Nr. 82327), Fig. 2. Bei dieser Reuther'schen Construction bilden Messereinsatz und Anzeigewerk ein Ganzes, an |245| welchem auch die Regulirvorrichtung sitzt, so dass man den Messer in einem beliebigen Normalgehäuse justiren und in jedem anderen Gehäuse von gleicher Abmessung verwenden kann. Die Welle läuft oben in einem Hohlzapfen Z, der an einer Stelle durchbrochen ist, um dem ersten Rade des Zählwerkes den Eingriff in das Stirnrad der Achse zu gestatten. Dadurch ist es möglich, nach Entfernung des Spurträgers S die Flügelwelle mit den auf ihr sitzenden Theilen ohne weiteres herauszunehmen. Das Anzeigewerk ist zwischen zwei auf den Hohlzapfen aufgeschraubten Werkplatten PP1 aufgebaut.

Ein dritter Weg zur Verbindung von Messrad und Zählwerk, der insbesondere von Dreyer, Rosenkranz und Droop in Hannover eingeschlagen wird, besteht in der Anwendung von Mitnehmern (vgl. Fig. 4). Dieses Verfahren besitzt jedenfalls den Vorzug, dass man sich bei der Auswechselung von Theilen des Messers nicht um den Eingriff derselben zu bekümmern braucht, da dieser von selbst erfolgen muss. Indessen ist dieses Verfahren bei Messrädern aus Metall, die keine compacte Masse bilden, nicht wohl anwendbar.

Endlich ist noch von Ch. William Siemens vorgeschlagen worden (Englisches Patent Nr. 14060 vom Jahre 1852), die Uebertragung der Messradbewegung auf das Zählwerk durch Magnete bewirken zu lassen, welche am Messrade befestigt sind und bei ihrer Drehung mit dem Zählwerk verbundene Magnete durch magnetische Anziehung senkrecht über sich festhalten und im Kreise mit herumführen. Später ist dieser Siemens'sche Gedanke noch von Whitehouse und von Muller aufgenommen (Englisches Patent Nr. 2828 vom Jahre 1855 und 2962 vom Jahre 1886). Das Zählwerk selbst kann natürlich von beliebiger Art sein.

Ich komme nunmehr zu den Vorkehrungen zur Entlastung der Achse von senkrechtem und von seitlichem Druck.

Entlastung der Achse von senkrechtem Druck. Die Entlastung der Achse von senkrechtem Druck kann entweder auf directem Wege dadurch bewirkt werden, dass das Flügelrad sehr leicht oder von einem Material hergestellt wird, dessen specifisches Gewicht gleich demjenigen des Wassers ist. Letzteres ist bei Kautschuk bezieh. Hartgummi annähernd der Fall.

Die Anwendung dieses Materials bei der Herstellung der Messräder von Wassermessern findet sich bereits bei einem im Jahre 1852 unter Nr. 757 in England patentirten Messer von Thomas Taylor. Später ist die Herstellung der Messräder aus Hartgummi noch mehrfach erfunden und auch patentirt worden, selbst nachdem Ch. William Siemens das hierbei zu Grunde liegende Princip der Entlastung der Achse in seinem ersten englischen Wassermesserpatent (Nr. 14060 vom Jahre 1852) in seiner allgemeinsten Form ausgesprochen hatte. Siemens hatte sich durch das genannte Patent die Herstellung des rotirenden Rades „aus einem leichten Material wie Guttapercha (soll wohl heissen Hartgummi!) oder mit Hohlräumen in der Weise, dass das Gewicht des ganzen Rades dem der verdrängten Flüssigkeit gleich kommt“ patentiren lassen.

Auch das englische Patent von Muller (Nr. 2962 aus dem Jahre 1886), sowie das deutsche Patent von Dreyer, Rosenkranz und Droop (Nr. 12358 aus dem Jahre 1880) enthalten auf die Herstellung des Messrades aus Hartgummi gerichtete Ansprüche. Bei Dreyer, Rosenkranz und Droop (Fig. 3 und 4) wird allerdings das Material des Rades von ganz besonderer Bedeutung durch die gewählte Radform. Das Rad ist nämlich ein Sternrad mit compactem Radkern; dadurch wird eine eigentliche Radachse entbehrlich und das Rad schwimmt im Wasser, geführt durch einen tief in das Rad hineinragenden Spurstift.

Zur Entlastung der Flügelachse kann aber auch ein indirectes Verfahren Anwendung finden. Da man bei Wassermessern, sobald dieselben in Thätigkeit sind, jederzeit eine lebendige Kraft, nämlich die des strömenden Wassers, zur Verfügung hat, so kann man die letztere zur Entlastung der Achsenlager benutzen. Dieser Zweck kann entweder dadurch erreicht werden, dass man das Wasser von unten her gegen das Flügelrad leitet, oder dadurch, dass man dem Flügelrad eine besondere Gestaltung gibt, derart, dass von der Kraft des antreibenden Wassers eine Componente der Richtung der Schwere entgegenwirkt.

Textabbildung Bd. 301, S. 245

Den ersten Weg haben Joseph John Tylor und William Alfred Tylor bei ihrem unter Nr. 3007 im J. 1880 in England patentirten Messer eingeschlagen, indem sie einen dünnen Wasserstrahl unter die Achse leiten (Fig. 5), während der zweite angegebene Weg von denselben Erfindern bereits bei einem älteren Messer (Nr. 4056 vom Jahre 1876) zur Anwendung gekommen war. Bei dem letzteren sind die Arme, welche die Flügel mit dem centralen Theil des Rades verbinden, schräge angeordnet, „so dass der Widerstand der Flüssigkeit zu bewirken vermag, dass das Flügelrad oder der irgendwie gestaltete bewegliche Theil des Messers gehoben und dadurch die Reibung oder der Verschleiss des Bodenlagers vermindert wird.“

In ganz derselben Weise, durch Schrägstellung der Radspeichen, hat später Karl Oldenburg die Entlastung der Achse von senkrechtem Druck bewirkt (D. R. P. Nr. 18624 aus dem Jahre 1881).

Anstatt durch Neigung der Radspeichen suchen Dreyer, Rosenkranz und Droop denselben Zweck durch entsprechende Stellung der Flügel bezieh. der Zacken ihres Sternrades selbst zu erreichen (D. R. P. Nr. 18975).

Textabbildung Bd. 301, S. 245

„Diese Neigung soll dazu dienen, das Sternrad zu belasten oder zu entlasten. Wählt man nämlich ein Material, dessen specifisches Gewicht etwas schwerer als Wasser ist, so muss die Neigung so liegen, dass der Wasserdruck von unten nach oben, also auf Hebung wirkt; ist das Material etwas leichter als Wasser, so muss die Neigung entgegengesetzt liegen, damit von oben nach unten ein Druck ausgeübt wird. Man kann auf diese Weise das Gewicht des Rades in ziemlichen Grenzen reguliren und dem |246| Gewicht des verdrängten Wassers also so nahe als möglich bringen.“

Der betreffende Patentanspruch richtet sich auf „die Schrägstellung der Zacken des Sternrades zur möglichsten Ausgleichung des specifischen Gewichtes des Materiales des Sternrades und des Wassers.“

Im Anschluss hieran mögen noch einige weitere Beispiele für die Entlastung der Achse gegen senkrechten Druck angeführt werden. Bei dem unter Nr. 141325 im Jahre 1873 in Amerika patentirten Cook'schen Messer besteht das Rad aus einer vollen Scheibe, die an ihrem Rande senkrechte, nach beiden Seiten gleich weit überstehende Flügel trägt. Durch die mittlere Scheibe wird das eintretende Wasser getheilt und fliesst nach oben und unten ab. Durch Regulirung der Menge der beiden Wasserströme ist eine völlige Entlastung der Achse zu erreichen. Uebrigens ist bei dem Apparat eine Regulirvorrichtung vorgesehen, bestehend in einer federnden Klappe an der Einflussöffnung, durch deren Zurückdrängung bei wachsendem Wasserdurchfluss die Einflussöffnung selbsthätig vergrössert wird, wodurch die Geschwindigkeit des eintretenden Wassers vermindert und das Voreilen des Messers beseitigt wird.

Textabbildung Bd. 301, S. 246

Der Messer von Hugo Wolff in Breslau (D. R. P. Nr. 41606 aus dem Jahre 1887), Fig. 6 bis 8, besitzt, um die Achse von senkrechtem Druck zu entlasten, folgende Einrichtung: Die wagerechte Scheidewand des inneren Gehäuses, welche den Raum für das Flügelrad d von der Zählvorrichtung trennt, trägt auf ihrer unteren Seite, concentrisch zu der Welle x des Flügelrades d, einen Ring oder Trichter t, dessen Aussenwandung von oben nach unten konisch zuläuft. Innerhalb dieses Trichters, nahe dem unteren offenen Ende desselben, bewegt sich die Nabe s des Flügelrades d. Der tellerförmige Kopf p (der Prellteller) des im Querschnitt T-förmigen Ansatzes p hat auf seiner oberen Fläche, deren Durchmesser gleich dem grössten Durchmesser des Trichters t ist, eine zur Achse concentrische Ringnuth p1 von halbrundem Querschnitt. Diese Ringnuth p1 bildet mit der Aussenwandung des Trichters t und der Nabe s des Flügelrades einen Ringkanal, durch welchen das bei g eintretende Wasser bezieh. ein Theil desselben während und nach seiner Wirkung auf die Flügel des Flügelrades in der Richtung des Pfeiles (Fig. 6) so abgelenkt wird, dass es gegen die untere Fläche der Nabe s des Flügelrades stösst und demgemäss eine Entlastung des Drehzapfens hervorruft. – Ob diese in der Patentschrift behauptete Entlastung der Achse wirklich eintritt, lässt sich a priori nicht mit Bestimmtheit sagen; für sehr wahrscheinlich wird man dieselbe jedoch nicht halten können.

Eine Entlastung des Drehzapfens hätte dieser Messer allerdings ganz besonders nöthig, da das Wasser, bevor es den Messer verlässt, in einen Raum unterhalb des Flügelrades geleitet wird, wodurch der natürliche, durch die Schwere des Flügelrades ausgeübte Druck noch erhöht wird. Uebrigens ist, um eine Stauung der ausfliessenden Wassermenge und gleichzeitig eine Regulirung des Ausflussquerschnittes zu erzielen, in dem unteren Theil des Gehäuses eine diametrale Trennungswand w um den Ansatz p drehbar gelagert, welche an ihren äusseren Enden mit je einer gekrümmten, dicht an die innere cylindrische Wandung des Ausflusskastens anliegenden Deckklappe w1 versehen ist, und durch deren Drehung in der einen oder der anderen Richtung die Austrittsöffnungen von den Deckklappen w1 mehr oder weniger verschlossen werden. Inwiefern durch diese Trennungswand, abgesehen von einer Justirung des Messers, der in der Patentschrift angegebene Zweck erreicht wird, nämlich, besonders bei geringen Durchflussmengen, die der Flüssigkeit innewohnende lebendige Kraft vollständig zur Bewegung der Flügel auszunutzen, muss dahin gestellt bleiben.

Durch die beschriebene Einrichtung des Wolff'schen Messers wird, wenn vielleicht auch keine Entlastung des Drehzapfens, so doch ein anderer wesentlicher Zweck erreicht. In dem Messergehäuse bilden sich, namentlich in der Nähe der Flügelradwelle, leicht Wirbel aus, welche den ruhigen Gang des Messers stören. Durch den Trichter t und den Prellteller p2 wird nun die Wirbelbildung herabgesetzt. Doch brachte die Wolff'sche Vorrichtung, in deren Patentbeschreibung dieser Nebenzweck übrigens nicht einmal erwähnt wird, in dieser Beziehung nichts Neues, wie sich sogleich zeigen wird.

Die Entlastung des unteren Drehzapfens durch die lebendige Kraft des durchströmenden Wassers kann nicht in jeder Hinsicht als vortheilhaft gelten. Da die zur Wirkung gelangende Kraft nicht constant, sondern proportional der Geschwindigkeit des durchströmenden Wassers oder der Ausflussmenge in der Zeiteinheit ist, so findet eine völlige Entlastung der Drehzapfen nur bei einer ganz bestimmten Durchflussgeschwindigkeit statt, während bei geringerer Geschwindigkeit der untere Zapfen belastet bleibt und bei grösserer der obere Zapfen belastet wird.

Die praktische Bedeutung dieses Umstandes lässt sich schwer schätzen; doch dürfte sie nicht ganz gering sein, da selbst so gewiegte Constructeure wie William Siemens ihm besondere Aufmerksamkeit schenken.

Auch die Construction eines unter Nr. 2868 in Deutschland und 2843/1877 in England patentirten Spanner'schen Messers scheint wesentlich durch die Rücksicht auf Beseitigung der Achsenreilung in Folge der Schwere des Flügelrades bestimmt zu sein. Bei diesem Messer hängt das Schaufelrad durch die Welle an einem Metallschwimmer, welcher so leicht ist, dass er einen kräftigen Auftrieb verursacht. Die Wirkung dieses Schwimmers erscheint höchst problematisch, so dass man es begreift, dass derselbe alsbald wieder fallen gelassen wird (Zusatzpatent Nr. 2893). |247| Von den übrigen Eigenschaften dieser Spanner'schen Messer, die auch in der späteren Zeit beibehalten worden sind, mag erwähnt werden, dass das Messrad durch einen einzigen Wasserstrom in Bewegung gesetzt wird, und dass über diesem treibenden Strom ein regulirbarer Nebenstrom, oberhalb des Flügelrades mündend, vorgesehen ist.

Ausser der primären Belastung der Drehzapfen und Lager der Flügelachse ist eine secundäre Belastung durch etwaigen Druck des hindurchströmenden Wassers in Betracht zu ziehen. In der That ist klar, dass das Wasser einen Druck auf das Flügelrad in seiner Bewegungsrichtung ausüben muss. Findet also ein Ausströmen des Wassers aus dem Flügelradraum nach unten hin statt, so ergibt sich daraus eine Belastung des unteren Drehzapfens und Lagers, während beim Entweichen des Wassers nach oben hin eine theilweise Aufhebung des Gewichtes des Flügelrades eintritt und bei seitlichem Austritt eventuell ein seitlicher Druck auf die Flügelachse ausgeübt wird.

Bei senkrecht stehenden Flügeln des Rades wird freilich der Druck des nach oben oder unten entweichenden Wassers, bei der geringen Angriffsfläche, nur ein sehr geringer sein, so dass in diesem Falle wenig darauf ankommt.

Scheint jedoch eine Entlastung gegen von dem strömenden Wasser ausgeübten senkrechten Druck gleichwohl geboten, so würde eine Theilung des den Flügelradraum verlassenden Stromes in einen nach oben und einen nach unten sich wendenden vorzunehmen sein.

Eine solche Theilung des den Flügelradraum verlassenden Wassers in zwei Ströme findet sich zum ersten Male bei einem Messer von Th. Walker (Englisches Patent Nr. 1150 vom Jahre 1865) und später beispielsweise bei dem Germutz'schen Messer (s. weiter unten).

Bei Verzicht auf völlige Entlastung durch den Wasserdruck sollte, bei Anwendung von Messrädern, die specifisch schwerer sind als Wasser, das aus dem Flügelradraum austretende Wasser nach oben geleitet werden, um wenigstens nicht ohne Erlangung eines besonderen Vortheils den ohnehin nach unten gerichteten Druck des Rades zu vermehren. In Uebereinstimmung hiermit ist beispielsweise bei den Meinecke'schen Messern, bei denen früher vielfach das Wasser den Flügelradraum nach unten hin verliess, jetzt der Abfluss wohl allgemein nach oben hin verlegt.

Entlastung der Achse von seitlichem Druck. Die Entlastung von seitlichem Druck macht Einrichtungen nothwendig, die für die ganze Construction eines Messers von weitgehendster Bedeutung sind.

Wenn man, wie es das Natürlichste wäre, ein mit Einlass und Auslass versehenes Gehäuse, das in seinem Innern ein Flügelrad enthält, als einfachste Form eines Flügelradmessers, in eine Leitung einschalten würde, so dass sich das Wasser auf der einen Seite in einem einzigen starken Strahl gegen das Messrad ergösse und auf der anderen Seite oder auch nach oben oder unten in einem einzigen Strahl den Flügelradraum verliesse, so wäre die Achse in jedem Falle einseitig belastet. Um diese einseitige Achsenbelastung zu vermeiden, muss der Angriff des einströmenden Wassers symmetrisch zur Achse erfolgen. Das bedeutet so viel wie: statt eines einzigen Stromes müssen zwei oder allgemein eine gerade Anzahl von Wasserströmen gegen das Flügelrad gerichtet werden. Ebenso muss das Wasser symmetrisch zur Achse ausströmen.

Die symmetrische Anordnung der Einströmungsöffnungen ist verhältnissmässig leicht auf dem von Ch. William Siemens in der englischen Patentschrift Nr. 631 vom Jahre 1867 angegebenen Wege dadurch zu erreichen, dass in das Messergehäuse ein das Flügelrad umschliessender cylindrischer Einsatz mit seitlich schief gegen den Radius geneigten Einlasskanälen eingesetzt wird (1880 236 * 166).

Diese Anordnung hat später ausserordentliche Verbreitung gefunden und bildet auch jetzt noch das wesentlichste Merkmal einer ganzen Reihe allgemein bekannter Messer, wie z.B. der Messer von Siemens und Halske, von Meinecke, von Tylor, Schinzel-Lux und anderen.

Man hat vielfach gemeint, durch Theilung des Flüssigkeitsstromes, unter Anwendung einer das Flügelrad umschliessenden Kapsel, eine völlige seitliche Entlastung der Achse zu erreichen und nur, je nachdem das Wasser die Flügelradkapsel nach oben oder nach unten verlässt, einen senkrecht aufwärts oder abwärts gerichteten Druck übrig zu behalten.

Wenn man indessen näher zusieht, so findet man, dass diese Annahme nicht zutreffend ist. Da in der Richtung vom Eintritt in den Messer zum Ausfluss aus demselben eine Druckabnahme eintritt, so muss, bei der verschiedenen Höhenlage von Wassereinlass und Auslass, die Richtung dieser Druckabnahme schräge zur Achse verlaufen.

Es ergibt sich bei diesen Messern also ein schiefer Achsendruck, eine Tendenz, die Achse zu kippen, die eine ungleichmässige, einseitige Achsenabnutzung zur Folge haben muss. Dieser schiefe Achsendruck kann nur dadurch beseitigt werden, dass auch die Auslassöffnungen des Einsatzes symmetrisch zur Achse angeordnet werden. Diese symmetrische Anordnung ist sowohl möglich, wenn das Wasser den Flügelradraum in der Richtung der Achse, als auch, wenn es denselben senkrecht zur Achse verlässt. Im ersteren Fall ist das schon oben zur Entlastung von dem senkrechten Druck des strömenden Wassers angegebene Mittel, die Theilung des den Flügelradraum verlassenden Flüssigkeitsstromes in einen nach oben und einen nach unten gerichteten, anzuwenden.

Eine Entlastung der Achse von seitlichem Druck bei wagerechter bezieh. senkrecht zur Achse erfolgender Durchströmung des Messers findet sich wohl zuerst bei dem unter Nr. 757 im J. 1852 in England patentirten Messer von Thomas Taylor (1877 225 * 138). Bei diesem Messer laufen auf der Aussenseite des kreisförmigen Gehäuses zwei Kanäle, welche mit dem Inneren durch je zwei einander gegenüber liegende Oeffnungen communiciren, während nach aussen hin das Einlass- bezieh. das Auslassrohr an dieselben angeschlossen ist.

Textabbildung Bd. 301, S. 247

In etwas anderer Weise ist die Entlastung der Achse von seitlichem Druck bei wagerechter Durchströmung des Messers bei dem unter Nr. 174336 im Jahre 1875 in Amerika und unter Nr. 1076 im Jahre 1877 in Deutschland patentirten Messer der Deutschen Wasserwerksgesellschaft in Frankfurt a. M. durchgeführt (Fig. 9 und 10).

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Bei diesem Messer befindet sich das Flügelrad in einer Kapsel, die an gegenüber Hegenden Seiten mit gleich grossen Ein- bezieh. Auslassöffnungen versehen ist. Um eine solche Anordnung der Ein- und Auslassöffnungen zu ermöglichen, ist an einer Stelle, wie aus dem Schnitt e bis f ersichtlich, der Ausströmungskanal durch den Einströmungskanal hindurchgeführt. Diese Messerconstruction hat sich, wie mir von unterrichteter Seite mitgetheilt wird, „gar nicht, nicht 2 Jahre bewährt und ist längst verschwunden“. Es ist jedoch schwer zu sagen, worauf dieser Misserfolg, abgesehen von der allerdings schwierigen Herstellungsweise, zurückzuführen ist.

Textabbildung Bd. 301, S. 248

Ein Beispiel, in dem auf Entlastung gegen seitlichen Druck überhaupt nicht Rücksicht genommen ist, bietet dagegen der unter Nr. 2411 in Deutschland patentirte Ehlert'sche Wassermesser (Fig. 11), bei dem das Wasser durch Oeffnungen auf der einen Seite der Flügelradkapsel ein- und durch Oeffnungen auf der anderen Seite Fig. 11. derselben austritt, wodurch angeblich bewirkt werden soll, dass „das Rad sowohl durch das einströmende wie entweichende Wasser u.s.w. in Bewegung gesetzt wird“. Einen Vorzug, der vielleicht allen übrigen Messern abgeht, bei denen das Flügelrad in einer Kapsel eingeschlossen ist, besitzt dieser Messer gleichwohl: je nach der Richtung des hindurchströmenden Wassers wird das Zählwerk in dem einen oder im entgegengesetzten Sinne fortgeschaltet, während sonst auch das in rückläufigem Sinne den Messer durchströmende Wasser von dem Zählwerk so registrirt wird, als ob es sich um der Leitung wirklich entnommenes Wasser handelt. Dadurch entstehen Fehler in den Messerangaben, zu deren Beseitigung mannigfache Mittel angegeben worden sind, auf welche später einzugehen sein wird.

(Fortsetzung folgt.)

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