XL. Neue und verbesserte Construction der Turbinen; von C. Dahlhaus. Mit Abbildungen auf Tab. III. Dahlhaus' verbesserte Construction der Turbinen. Die horizontal laufenden Wasserräder oder Turbinen, wie solche zuerst mit sehr glücklichem Erfolge von Fourneyron construirt und in die Praxis eingeführt wurden, kommen in neuerer Feit, mit mehr oder weniger abweichenden, jedoch ihr Princip oder ihre Wirkungsart nicht ändernden Constructionen, mehr und mehr in Anwendung, und besonders da mit gutem Erfolge, wo man über bedeutend hohe Gefälle zu disponiren hat; oder wo der Unterwasserspiegel oder der Wasserstand im Abzugscanale sehr häufig steigt und fällt, und es gleichwohl wegen nur geringer Wassermenge erwünscht ist, stets das ganze Gefälle zweckmäßig zu benutzen; oder auch, wo es zweckmäßig ist, direct durch das Rad und ohne Zwischenwellen und Räder eine große Zahl Umdrehungen pro Minute zu erlangen; oder ferner da, wo es wesentlich ist, das Rad in einen sehr kleinen Raum innerhalb der Mühl- oder Fabrikgebäude gegen den Frost gesichert zu legen u.s.w. Die Hauptbedingungen, eine zweckmäßige Turbine zu construiren, sind folgende: Die Dimensionen des Rades und der Directionsscheibe, so wie die Form, Zahl und Stellung der Schaufeln des erstem und der Leitschaufeln der letztern sind so zu bestimmen, daß in allen Beziehungen der Theorie möglichst genau genügt wird, berücksichtigend, daß bei letzterer nicht nur der Widerstand, den das Wasser bei seinem Ausflusse zwischen den Directionsschaufeln, sondern auch derjenige, den dasselbe Während seiner Bewegung im Rade erleidet, mit in Rechnung gebracht ist. Selbstverständlich bleibt es hiebei, daß, da in der Theorie nur unendlich dünne senkrechte Wasserschichten betrachtet werden können, dieselben aber in der Praxis eine merkliche Dicke haben, die Schaufeln des Rades wie die der Directionsscheibe so gestellt werden, daß die zwischen je zwei auf einander folgenden Schaufeln entstehenden Oeffnungen beim Ausfließen des Wassers und während der Bewegung des Rades Wasserkörper aufnehmen, deren mittlere, d.h. in der Mitte derselben gedachte senkrechte dünne Wasserschichten jener Theorie möglichst genau genügen. Eben so müssen die lichten und rechtwinkelig gemessenen Oeffnungen zwischen den Schaufeln am äußern Umfange mindestens so groß seyn, daß das Wasser aus ihnen, mit Rücksicht auf die in denselben stattfindende, aus seiner ursprünglichen Ausflußbewegung und aus der Rotation des Rades und der Centrifugalkraft entspringenden Geschwindigkeit, bequem in solcher Menge ausfließen kann, als es von der Directionsscheibe zugeführt wird. Nie sollte dagegen durch eine fehlerhafte Construction das Wasser gezwungen werden, bei der Bewegung oder dem Durchfließen durch das Rad einen Druck oder Stoß gegen die hintere oder convexe Seite der Schaufeln auszuüben, weil die Theorie diesen Fall nicht zuläßt. Der die Bewegung des Wassers im Rade modificirende Widerstand übt theoretisch keinen, in der Praxis einen vielleicht kaum merklichen Einfluß auf den Effect des Rades, dagegen einen wesentlichen auf die Geschwindigkeit desselben und auf die Form und Stellung der Schaufeln aus. Nichtsdestoweniger wird es zweckmäßig seyn, die Schaufeln wie die beiden Radkränze an ihrer innern Seite möglichst sauber und glatt zu machen. Die der jeweiligen Kraft entsprechende Wassermenge ist stets durch eine Vergrößerung oder Verkleinerung der dem Rade zunächstliegenden Oeffnungen zwischen den Directionsschaufeln, nie aber durch in oder vor den Zuleitungscanal angebrachte Schieber, Drehklappen oder Schützen zu reguliren. In letzterm Falle würde die Geschwindigkeit des in das Rad tretenden Wassers nicht diejenige seyn, welche der Druckhöhe und des durch Contraction entstehenden Verlustes entspricht; und doch ist es für den guten Effect erforderlich, diese Geschwindigkeit so groß als möglich zu haben. Ausführungen, die auf die erwähnten fehlerhaften Anordnungen basirt waren, mußten daher gänzlich mißlingen, oder doch nur nothdürftig und mit vermindertem Effecte brauchbar seyn. Damit die durch die Schaufeln getheilten Wasserpartien möglichst genau in der durch die Theorie für unendlich dünne senkrechte Schichten vorgeschriebenen Richtung in das Rad treten, ist es erforderlich, daß die äußeren Enden der Directionsschaufeln dem Rade so nahe als möglich gebracht, und nicht etwa um den für eine cylinderförmige Schütze erforderlichen Spielraum weiter abgerückt werden. (Es wird diese Bedingung durch eine besondere Construction der Directionsscheibe erreicht, und zwar in der Art, daß dieselbe zugleich als Schütze, oder gleichsam als Ventil wirkt.) Da der Effect des Rades innerhalb gewisser, durch die Praxis gebotener Gränzen, mit dem innern Durchmesser zunimmt, so folgt daraus schon, daß es zweckmäßig ist, den cylinderförmigen Zuführungscanal, so wie auch die Fortsetzung desselben nach dem Gerinne, hinlänglich groß oder recht groß zu machen. Letzteres ist aber auch deßhalb erwünscht, weil dann das Wasser mit um so geringerer Geschwindigkeit zugeführt wird, und folglich um so weniger Widerstand erleidet. Aus demselben Grunde hat man ferner darauf zu achten, daß der Zuführungscanal so wenig als möglich durch von der speciellen Construction bedingte Vorrichtungen, wie z.B. durch solche zur Bewegung der als Schütze wirkenden Directionsscheibe etc., verengt werde. (NB. Mit Rücksicht hierauf ist die Einrichtung entworfen worden, wodurch diese Bewegung durch die hohle Säule stattfindet.) Sehr wesentliche Bedingungen sind nun noch: die möglichst genaue Anfertigung und größte Dauerhaftigkeit aller Haupttheile, so wie die genaue und centrische Befestigung des Rades auf der Welle, eine möglichst leichte Beweglichkeit desselben, und vorzugsweise eine Construction, wodurch es möglich wird, den untern Zapfen nebst den Lagern nicht allein außer den Bereich des Unterwassers zu bringen, sondern dieselben auch zu jeder Zeit sehr leicht schmieren, nachsehen und erforderlichenfalls in allen Richtungen reguliren oder auswechseln zu können. Die Abbildungen Fig. 1 bis 4 dienen besonders dazu, zu zeigen, wie den vorstehenden Hauptbedingungen zweckmäßig zu genügen ist. Da aber die Größe des Rades, die Zahl und Form der Schaufeln etc. sich nach einem speciellen Falle richtet und ein solcher hier nicht vorliegt, so ist die Construction darauf beschränkt worden, nur die übrigen, also vorzugsweise die praktischen Bedingungen zweckmäßig zu erfüllen. In dem Grundrisse Fig. 2 sind daher die Schaufeln auch nur durch einfache punktirte Linien in ihrer ungefähren Zahl und Form skizzirt worden. Aus den Zeichnungen selbst nebst der nachfolgenden erläuternden Beschreibung wird sich ergeben, in wie weit und in welcher Weise diesen übrigen Erfordernissen genügt ist. Beschreibung der Abbildungen. Fig. 1 stellt einen senkrechten Durchschnitt eines horizontalen Wasserrades nach der Linie 1–2 des Grundrisses Fig. 2 dar, nebst Ansicht der links liegenden Theile in derselben Figur. Fig. 2 einen Grundriß, und zwar die linke Hälfte als Oberansicht und Horizontaldurchschnitt nach der Linie 3–4, und diejenige rechts als Oberansicht und Horizontaldurchschnitt nach der Linie 5–6. Fig. 3 ist ein Theil eines senkrechten Durchschnittes nach der Linie 7–8, Fig. 4. Fig. 4 eine Oberansicht des Lagers A nach Wegnahme des Deckels oder Aufsatzes B. NB. Die beiden Figuren 1 und 2 sind in 1/24, die beiden 3 und 4 in 1/4 der natürlichen Größe abgebildet. Gleiche Buchstaben bezeichnen überall gleiche Gegenstände. Die Fundament- oder Bodenplatte U (Fig. 1 und 2) bildet mit den senkrechten Seitenplatten und mit der mit einem cylinderförmigen Ansatz N versehenen Deckplatte den letzten Theil des Zuführungscanales M. Auf derselben ist die gußeiserne hohle Säule C befestigt, welche sowohl als Führung für die Directionsscheibe D, sowie auch zur Aufnahme des Lagers A dient. In den halbrunden Vorsprung oder Wulst l an N sind senkrechte Nuthen so eingearbeitet, daß darin die Leitcurvenbleche oder Schaufeln der Directionsscheibe bei der Bewegung der letztern auf- oder abgleiten können. Die cylindermantelförmige Oeffnung g zwischen l und der Directionsscheibe D ist schwach conisch, um die Geschwindigkeit des Wassers möglichst groß zu machen. Durch den Bolzen E, welcher mittelst des Keiles P fest und dauerhaft mit D verbunden ist, und mittelst des Hebels F und der Zugstange G etc. kann die Directionsscheibe der zu consumirenden Wassermenge, oder der verlangten Kraft gemäß regulirt werden. Die Bewegung der Stange G kann sehr einfach durch ein darin befindliches Schraubengewinde nebst einer durch ein Lager unterstützten, mit einem starken Schlüssel anzuziehenden Schraubenmutter, oder auch durch eine solche Schraubenmutter mit Schneckenrad und Schneckenschraube mit Kurbel erfolgen. Auch kann mit dieser Schützenzug-Einrichtung, da wo es die Gleichförmigkeit der Bewegung erfordert, zweckmäßig ein Regulator verbunden werden. Zu bemerken ist bei dieser Schützenzug-Vorrichtung, daß die Theile E, P, D, F und G etc., so wie die Nabe der Directionsscheibe hinlänglich stark zu machen sind, um dem Wasserdrucke gegen die letztere für die Dauer sicher zu widerstehen, und ohne eine schädliche Erschütterung oder Vibration derselben zuzulassen. Die Schütze des Zuführungscanales M (welche noch unter dem niedrigsten Oberwasserstande bleiben muß) bleibt stets ganz geöffnet, und wird nur dann geschlossen, wenn das Rad stille stehen soll, damit, daß die Geschwindigkeit des Wassers beim Eintritt in das Rad nur vom Gefälle und der noch stattfindenden Contraction, nie aber von den im Vorhergehenden angedeuteten unzweckmäßigen Schiebern oder Drehklappen etc. in dem Zuführungscanale abhängig sey. H die Stopfbüchse der Directionsscheibe, worin der mit Talg getränkte Hanf durch den messingenen Deckel b eingepreßt wird. Das Rad besteht aus der Nabe I'', den sechs Armen I und den beiden Ringen oder Kränzen I' und O, zwischen welchen letztern die Blechschaufeln mittelst Ruthen und Zapfen befestigt sind. Die erstern Theile I'', I und I' sind als aus einem Stücke anzufertigen angenommen, bei größern Abmessungen können aber auch die sechs oder acht Arme I mit dem Ringe oder Kranze I' verschraubt werden. L die senkrechte schmiedeiserne Welle mit dem gehärteten Gußstahlzapfen R. Es versteht sich von selbst, daß bei größern Dimensionen die Welle L. auch aus Gußeisen angefertigt werden kann. In den obern Theil der gußeisernen Säule C ist zur Unterstützung des Stahlzapfens R ein cylinderförmiges Stück hartes Roth- oder Glocken-Metall P' eingepaßt. Dieses Stück kann durch den schmiedeisernen Bolzen oder Zapfen Q mittelst des Keiles K in seiner Höhenrichtung regulirt werden. Die Drehung des Metallstückes P' wird durch den an Q befindlichen in P' eingreifenden Zapfen n, sowie durch die an demselben Bolzen befindliche Nuth r, die um den Keil K greift, verhindert. Das Lager A hat die drei Metallfutter a, welche durch die Stellschrauben g vor- oder zurückgeschoben werden können. Die Metallfutter a, sowie auch die weiterhin angedeuteten t sind so construirt, daß dieselben bis auf die möglich geringste Stärke abgenutzt werden können, ohne daß je ein Abfeilen derjenigen Enden oder Kanten nothwendig wäre, wo dieselben an der Welle zusammenstoßen. d die untere, c die obere Oelkammer; beide communiciren durch die Oeffnung f und die Fugen der Lager. Die Oelkammer c hat einen Deckel mit einem Aufsatz, um bei etwa 2 bis 2 1/2 Fuß höher als gewöhnlich steigendem Unterwasser das Einspritzen von Wasser in dieselbe zu verhüten. Das Einfüllen des Oeles geschieht durch die mit einer Schraube p verschlossene Oeffnung, oder auch ganz von oben durch m in die trichterförmige Erweiterung des Deckelaufsatzes. Der mit einer Schraube h verschlossene kleine Canal k dient zum Reinigen der untern Oelkammer, resp. zum Wegschaffen des durch abgeriebene Eisen- und Metalltheile dick gewordenen Oeles. Wenn das Unterwasser häufig über 2 bis 2 1/2 Fuß höher als gewöhnlich steigt, wird das Lager A für solche Fälle und Localitäten auf eine entsprechend höhere Säule befestigt und darnach die Arme I des Rades länger gemacht. Da aber alsdann diese längere Säule bei gleichem Durchmesser nicht mehr stabil genug für die Unterstützung des Rades seyn würde, so wird über dem Rade ein zweites Lager angebracht, wie es in Fig. 1 und 2 angedeutet ist. W, W sind zwei eingemauerte Träger mit auf der obern Fläche so vorspringenden Leisten oder Knaggen, daß darin zwei Doppelarme T eingekeilt und festgeschraubt werden können. Die beiden letztern, welche in Fig. 1 und 2 nur halb zu sehen sind, werden in der Mitte zusammengeschraubt, und an derselben Stelle ähnlich dem Lager A construirt. t sind die Metallfutter dieses Lagers; sie können wie die bei A ebenfalls durch Stellschrauben regulirt werden. Das wie angegeben construirte, aus den beiden Doppelarmen T bestehende Kreuz kann leicht behufs einer etwaigen größern Reparatur weggenommen werden. Wenn die Arme I des Rades, sowie auch die Nabe I'' desselben bei so angeordneter zweiter Construction entsprechend stark gemacht werden, wird die Stabilität desselben, auch bei nur schwacher, die Oeffnung in N wenig verengender Säule C hinlänglich gesichert seyn. Auch ist noch zu bemerken, daß es zweckmäßig ist, in letzterm Falle (nämlich bei häufig hohem Unterwasser) den Querschnitt der Arme I so zu construiren, daß dieselben bei ihrer Bewegung im Kreise keine so große Fläche dem Wasser darbieten. Bei der letzterwähnten Anordnung könnte das Lager A auch ganz weggelassen, und dafür ein bloßer Schmierbehälter auf das obere Ende der Säule C befestigt werden. Diese hätte dann mittelst der Theile P, Q und K etc. nur den senkrechten Druck des Rades abzuhalten, und die Seitenbewegung würde durch das über dem Rabe liegende Lager gesichert. Für diesen Fall könnte die Welle L noch etwas kürzer, die Säule C dagegen länger gemacht werden. Z ist ein Deckel am Ende des Zuführungscanales. Derselbe kann sehr zweckmäßig noch mit einem besondern Schieber versehen werden, der Behufs Reinigung der tiefsten Stelle des Canales leicht geöffnet werden kann. Durch die im Vorigen beschriebene und durch die Zeichnungen versinnlichte eigenthümliche Construction horizontaler Wasserräder und durch die eigenthümliche Art ihrer Unterstützung sowohl bei nur zuweilen und wenig steigendem, als auch bei häufig und höher steigendem Unterwasser, ist die gute Erhaltung des Zapfens, sowie auch die tägliche Beaufsichtigung, Schmierung und erforderlichenfalls Regulirung desselben, keinen Schwierigkeiten mehr unterworfen. Auch wird bei dieser sehr einfachen Anordnung und bei guter und richtiger Construction der Schaufeln und der Leitcurvenbleche der Directionscheibe, sowie bei zweckmäßigen Dimensionen und richtig bestimmter Geschwindigkeit, die Wirkung des Rades bei dem normalen Gefälle gegen die bisher construirten Räder nichts zu wünschen übrig lassen, und bei andern Gefällen, namentlich bei gestiegenem Unterwasser, denselben nicht nachstehen. Das durch y in das Rad tretende Wasser wird nie theilweise durch x nach innen oder oben ausfließen, selbst nicht bei höher stehendem Unterwasser. Die Auswechselung der durch die Bewegung der Abnutzung am meisten unterworfenen Theile kann mit geringer Mühe vorgenommen werden. Die Bewegung und Arretirung der Directionsscheibe (als Schütze zugleich) ist einfach und sicher, ohne durch die betreffenden Theile dem zufließenden Wasser ein merkliches Hinderniß entgegen zu setzen. Es können sogar diese Theile ohne große Mühe angemacht und abgenommen werden. Um den früher aufgeführten Bedingungen zu genügen, war es durchaus erforderlich, das Wasser von unten dem Rade zuzuführen. Dieß wurde deßhalb auch stillschweigend im Vorigen vorausgesetzt. In der That sollte man nie mehr die Anordnung treffen, wobei das Wasser von oben zugeführt wird. Denn abgesehen davon, daß hiebei die Schwierigkeit, einen guten untern Zapfen nebst Lager zu construiren, zu schmieren und zu erhalten oder auszuwechseln bedeutend vermehrt wird, so wird auch die übrige Einrichtung, die der Schütze z.B. nebst Bewegungsapparat, sowie die der Radstube nebst offener Zuführungsrinne, überhaupt viel umständlicher und unbequemer. Die Kosten für einen verschlossenen, dem größten Wasserdrucke für die Dauer sicher widerstehbaren, das Wasser unter das Rad führenden eisernen Zuführungscanal, sowie die Mehrkosten, durch die gezeichnete und beschriebene eigenthümliche Einrichtung des Rades und des Lagers etc. erzeugt, werden gewiß größtentheils durch die ersparten Kosten für die gewöhnliche Zuführungseinrichtung von oben nebst besonderer Schütze und complicirter Schützenhebevorrichtung gedeckt, oder doch durch die erzielten wesentlichen Verbesserungen gerechtfertigt. Wenn, beiläufig gesagt, zuweilen die Anwendung derjenigen Turbinen, denen das Wasser von unten zugeführt wird, deßhalb öffentlich empfohlen wurde, um den senkrechten Druck auf den untern Zapfen zu vermindern, so beruht dieß auf einem Irrthume. Bei der in der Zeichnung dargestellten Construction so wenig wie bei der sonst gewöhnlichen, wo statt der Arme I mit der Nabe I'' eine volle nach oben nur wenig ausgebauchte Scheibe mit Nabe gemacht wird, übt das Wasser einen das Gewicht des Rades mindernden Druck nach oben aus (die Gewichtsverminderung abgerechnet, welche durch das Eintauchen des Rades in das Unterwasser bei jedem solchen Rade entsteht). Die im Vorigen beschriebenen, von den bisher gebräuchlichen Constructionen der Turbinen wesentlich abweichenden Einrichtungen übergebe ich hiemit der Oeffentlichkeit und empfehle dieselben zu nützlicher Anwendung. Altona im März 1846.