Die unterirdische Wasserhaltungsmaschine am Peterschachte in Michalkowitz; nach dem Entwürfe von Riedler. Mit Abbildungen auf Tafel 4. Riedler's unterirdische Wasserhaltungsmaschine. Ein Wassereinbruch in das Kohlenrevier der Kaiser Ferdinands-Nord bahn in Michalkowitz, der der Grube ein Mehrquantum von 1cbm Wasser in der Minute zuführte, welches durch die bestehenden Wasserhaltungsmaschinen nicht bewältigt werden konnte, gab Veranlassung, für diese Grube eine neue Wasserhaltungsmaschine aufzustellen. In dem genannten Reviere bestehen zwei 23m von einander entfernte Schächte, von denen einer zur Förderung und Fahrung, der andere zur Wasserhaltung und Ventilation bestimmt ist. Jeder der beiden Schächte war mit einer direkt wirkenden Wasserhaltungsmaschine versehen, welche keine wesentliche Steigerung der Leistung zulieſsen. Da die Pumpenabtheilung in beiden Schachtanlagen auch gleichzeitig zur Ventilation benutzt wurde und der Querschnitt für die Ventilation durch die eingebauten Pumpen stark verengt wurde, so lag das Bestreben vor, die Schachtquerschnitte bei Errichtung einer neuen Wasserhaltung möglichst frei zu bekommen. Es war somit Aufgabe, eine neue Wasserhaltungsmaschine zu beschaffen, welche bei möglichst geringen Anlagekosten die normale Wassermenge von 0cbm,5 in der Minute bei erreichbar günstigstem Dampfverbrauche hebt und im Bedarfsfalle eine Steigerung der Leistung bis mindestens 4cbm, wenn auch bei weniger günstigem Dampfverbrauche, mit Sicherheit zuläſst, wobei auch Rücksicht auf die vorhandene Kesselanlage, welche zugleich anderweitige Betriebe zu bedienen hat, genommen werden muſste. Auſserdem sollten die Schachtquerschnitte der Pumpenabtheilung möglichst frei werden. Die neue Maschine wurde in einer Tiefe von 247m eingebaut. Die gestellte Aufgabe schien mit obertägigen Maschinen nicht lösbar, da einfach wirkende Cataractmaschinen mit Gestängen wegen des hohen Dampfverbrauches ausgeschlossen waren und obertägige direkt wirkende, rotirende oder Woolf'sche oder Verbundmaschinen mit Hubpausen zwar bezüglich der Dampfökonomie und der sehr veränderlichen Leistung entsprochen haben würden, allein die Anlagekosten wären 2 bis 3 mal höher gewesen als bei der gewählten unterirdischen Maschine und hätten mit den erforderlichen groſsen Pumpensätzen den Schachtquerschnitt sehr verengt, daher andererseits kostspielige Ventilations-Einrichtungen nöthig gemacht. Es wurde sonach die Anlage einer unterirdischen Maschine als den Anforderungen entsprechend befunden, und zwar einer Maschine, welche in Folge einer hohen Umdrehungszahl eine groſse Steigerung der Leistung ermöglicht und deren Anlagekosten sich entsprechend niedrig stellen. Um die hohe Umdrehungszahl mit Sicherheit erreichen zu können, schien die Anwendung von gesteuerten Pumpenventilen nach Patent Riedler als geeignet, und wurde demgemäſs Herrn Prof. Riedler in Aachen der Entwurf der betreffenden Maschine übertragen. Derselbe hat zur Ausführung empfohlen: Eine unterirdische Verbundmaschine, welche mit 4 Plungern den normalen Zufluſs von 0cbm,5 in der Minute bei 25 Umdrehungen hebt, deren Maschine und Pumpen jedoch im Bedarfsfalle bis zu 100 Umdrehungen in der Minute verwendet werden können, so daſs also mit dem Verbundbetrieb bei geringstem erreichbaren Dampfverbrauch die normale Leistung, und je nach Bedarf bis 2cbm in der Minute ohne Aenderung der Maschine, erreicht werden kann. Sind mehr als 2cbm zu heben, so werden in die Druckpumpen gröſsere Plunger eingesetzt und können sodann mit diesen vergröſserten Pumpen bei Steigerung der Umdrehungszahl bis 100 nahezu 5cbm in der Minute gehoben werden. Für den Betrieb mit gröſseren Plungern, der voraussichtlich nur gelegentlich und kurze Zeit erforderlich sein dürfte, wurde von der Anforderung geringsten Dampfverbrauches abgesehen. Die Maschine soll dann durch Einführung frischen Dampfes in den Niederdruckcylinder in eine Zwillingsmaschine mit geeigneter Expansion umgewandelt werden können, und sind alle Theile der Maschine für diesen Zwillingsbetrieb entsprechend kräftig zu wählen. Auf diese Weise wird eine übermäſsig schwere Maschine für den gelegentlichen verstärkten Betrieb vermieden und die verhältniſsmäſsig geringe, aber dauernde normale Leistung mit einer Maschine von mäſsigen Gröſsen (nur 700mm Hub) bei geringen Anlagekosten erzielt. Für den Verbundbetrieb und raschen Gang der Maschine konnte der überhaupt erreichbar günstigste Dampfverbrauch angenommen werden. Für den Verbundbetrieb bei langsamem Gang muſste der Dampfverbrauch wegen der Verluste in der Rohrleitung, im Schachte und in der Maschine ein höherer werden. Aber auch für diesen, ebenso wie für den verstärkten Zwillingsbetrieb ergab die Berechnung die anzustrebende Dampfersparniſs, und es war anzunehmen, daſs trotz der weitgehenden Leistungsänderung der Maschine der Dampfverbrauch bei raschem Gange 12k, bei langsamem Gange oder Zwillingsbetrieb etwa 15 bis 16k in der Stunde und Pumpenpferdekraft (am gehobenen Wasser gemessen) nicht überschreiten werde, alle Verluste in der Maschine und Dampfleitung im Schachte einbegriffen. Es ist somit eine Steigerung der Maschinenarbeit von normal 36 indicirten Pferdekräften auf nahezu 400 indicirte Pferdekräfte im verstärkten Betriebe zu erreichen, mit einer ökonomisch arbeitenden Maschinenanlage, deren Gesammtkosten gegenüber anderen Maschinensystemen sich sehr gering herausstellen. Auf Grund der Riedler'schen Vorschläge wurden demselben die Pläne übertragen. Die allgemeine Anordnung der Maschine in der Grube ist aus dem Lageplane (Fig. 1 und 2) zu entnehmen. Der Förderschacht und der Wasserhaltungs- bezieh. Ventilationsschacht sind durch einen Zubau in der Sohle der Förderstrecke verbunden. Die Sumpfstrecken dieses Horizontes liegen 2m tiefer. Um die Maschine während des Stillstandes vor ansteigenden Wässern zu sichern, wurde dieselbe mit dem Cylindermittel 4m hoch über die Sohle der Förderstrecke gelegt und dementsprechend die neu herzustellende Maschinenstube seitwärts der Zubaustrecke angelegt, und einerseits durch eine Strecke mit derselben, andererseits durch einen ansteigenden Zubau mit dem Wasserhaltungsschachte verbunden, in welch letzteren die Rohrleitungen eingebaut wurden. Die Zuleitung der Grubenwässer zur Maschine erfolgt durch einen in der Maschinenstube angelegten Brunnen, welcher mit der Sumpfstrecke in direkter Verbindung steht. Da bei der beschriebenen Anordnung die Pumpen 6m Saughöhe erhalten würden, was bei dem beabsichtigten raschen Gang der Maschine sehr viel wäre, so wurde festgestellt, daſs alles Wasser aus dem Sumpfe durch den Condensator angesaugt und durch die Luftpumpen den Druckpumpen zugeführt werde. Zu diesem Zwecke wurden die Luftpumpen unterhalb der Maschinensohle angeordnet. Die gewählte Lage der Maschine gestattet, daſs bei vorkommenden Maschinenbrüchen sowohl Sumpf- als Förderstrecke sich mit Wasser anfüllen können, ohne daſs die Maschine davon erreicht würde, daſs daher für Reparaturen ein genügender Zeitraum zur Verfügung steht. Auch bleibt der Zugang zur Maschine durch die Röhrenstrecke vom Schachte aus selbst dann noch offen, wenn das Wasser bis zur Maschine reichen sollte. Es ist sonach die Gefahr eines Ertränkens der Grube auf das Möglichste herabgesetzt, um so mehr, als für die gefährdeten Maschinentheile vollständige Ersatzstücke gehalten werden, daher Reparaturen in kürzester Zeit vorgenommen werden können. Die Maschine wurde in folgenden Gröſsen ausgeführt: Entsprechend der Bedingung, daſs die Maschine schon bei 3at Kesselspannung als Verbundmaschine betriebsfähig sein soll, wurde dem Hochdruckcylinder 500mm, dem Niederdruckcylinder 700mm lichter Durchmesser und 700mm gemeinsamer Hub gegeben. Die Pumpen sind hinter den Cylindern in derselben Achse angebracht und erhalten für den normalen Betrieb Plunger von 98mm Durchmesser, welche für den verstärkten Betrieb durch solche von 150mm Durchmesser ausgewechselt werden sollen. Bei diesen Gröſsen und bei der Annahme von 96 Proc. Volumseffect der Pumpen wird die Maschine als Verbundmaschine die normale Leistung von 0cbm,5 in der Minute mit den kleinen Plungern bei 25 Umdrehungen erzielen, welche Leistung bloſs durch Veränderung der Umdrehungszahl bis 100 in der Minute auf 2cbm bei 250m Druckhöhe gesteigert werden kann. Es war aber auch ohne Schwierigkeit möglich, das Schwungrad der Maschine derart zu wählen, daſs sie mit 10 Umdrehungen in der Minute betrieben werden, und sonach ihre Leistung unter die normale herabgesetzt werden kann. Für den Verbundbetrieb mit den kleinen Plungern ist die Beanspruchung der Maschine eine sehr geringe, da der Plungerdruck 2000k noch nicht erreicht, und ist daher bei der normalen Kesselspannung von 4at eine möglichst hohe Gesammt-Expansion anwendbar. Die für diesen Betrieb gerechnete Erwärmung des Wassers ergab sich als sehr gering. Für den verstärkten Betrieb mit den gröſseren Plungern, welche ohne sonstige Veränderung der Pumpen eingebaut werden können, wird die Maschine als Zwillingsmaschine mit frischem Dampf in beiden Cylindern arbeiten und dabei einen mittleren Druck von 3at im Hochdruck- und von 2at im Niederdruckcylinder erfordern, so daſs auch für diesen Betrieb im Hochdruckcylinder etwa dreifache, Jim Niederdruckcylinder etwa zweifache Expansion möglich ist, ohne im Betriebe unzulässig hohe Anfangsspannungen zu erhalten. Auch hierbei übersteigt die Erwärmung des Wassers in der Steigleitung die mäſsige Grenze von 12 bis 15° nicht. Für den verstärkten Betrieb ergeben sich, dem Anfangsdampfdrucke entsprechend, als Beanspruchungen der Maschine ein mittlerer Pumpendruck von 4570k und ein Maximaldampfdruck von etwa 2000k bei voller Ausnutzung der Kesselspannung und Luftleere. Für diese Kräfte sind alle Theile ausreichend kräftig und ist insbesondere auch für Einhaltung sehr mäſsiger Auflagedrücke und groſser Abnutzungsflächen gesorgt. Zu erwägen war noch, ob die Umschaltung in den Zwillingsbetrieb nicht vermieden werden konnte, etwa durch Ausführung einer gröſseren Verbundmaschine, welche bei Steigerung bis auf 100 Umdrehungen in der Minute die verlangte Maximalleistung geben konnte. Hierzu würde aber eine Maschine von 700mm Hub nicht mehr ausgereicht haben, die Anlagekosten würden höher und insbesondere auch der Dampfverbrauch dieser gröſseren Maschine bei der geringeren normalen Leistung ein wesentlich ungünstigerer geworden sein. Es wurde deshalb hiervon abgesehen, weil nicht anzunehmen war, daſs die Zuflüsse eine Gröſse erreichen würden, für welche die Maschine von den angegebenen Gröſsen (700mm Hub) nicht vollkommen ausreichen würde, und erschien deshalb die Maschine von 700mm Hub als die vortheilhaftere. Weiter gestattet die ausgeführte Anordnung, daſs für den normalen Betrieb nach Belieben auch die gröſseren Plunger allein verwendet werden können, indem mit der Verbundmaschine nur eine Pumpenhälfte betrieben wird. Hierbei arbeitet die Maschine mit fast ebenso günstigem Dampfverbrauch als beim normalen Betrieb mit 4 kleinen Plungern, und es steht eine Pumpenseite in Reserve, für Reparatur u.s.w. zur Verfügung. Sind daher die Pumpen mit den groſsen Plungern versehen und soll der Betrieb für den normalen geringen Zufluſs wieder hergestellt werden, während der Ausbau der groſsen Plunger nicht zweckmäſsig oder rathsam erscheint, so kann der Verbundbetrieb der Dampfmaschine eingeleitet, die groſsen Plunger aber belassen werden, wenn eine Pumpenseite abgekuppelt wird. Letzteres ist bei der ausgeführten Anordnung des Triebwerkes und der Sperrventile im Steigrohr in kurzer Zeit möglich. Die Steigleitung wurde für die gröſste Wassermenge (5cbm) und 4m Wassergeschwindigkeit berechnet und mit 160mm Durchmesser ausgeführt. Auf geringere Wassergeschwindigkeit zu gehen, erschien nicht nothwendig, weil die vermehrte Widerstandshöhe (2at,5) für den gelegentlich verstärkten Betrieb ohne Belang ist und ein Steigrohr von 160mm Durchmesser beim normalen Betrieb unter 0m,5 Geschwindigkeit ergab. Mit Rücksicht auf die Anlagekosten wurde deshalb diese für die groſse Leistung verhältniſsmäſsig enge Steigleitung ausgeführt, die sich vollständig bewährt. Für die Dampfzuführung wurden zwei Dampfleitungen ausgeführt, eine enge Leitung von 89mm lichtem Durchmesser, aus Walzröhren für den normalen Betrieb der Maschine bis 75 Umdrehungen in der Minute, und eine weite, guſseiserne Rohrleitung von 200mm lichter Weite für den verstärkten Zwillingsbetrieb. Diese weite Dampfleitung war nicht zu vermeiden, wenn nicht bei groſser Leistung der Maschine ganz unzulässige Dampfgeschwindigkeiten und Spannungsverluste eintreten sollten. Für die geringe Leistung des andauernden normalen Betriebes jedoch würde die weite Dampfleitung verhältniſsmäſsig sehr groſse Condensationsverluste ergeben haben, welche, beispielsweise auf die normale Leistung des Verbundbetriebes (0cbm,5 bei 25 Umdrehungen) bezogen, nicht weniger als 7k Dampf für die Stunde und Pferdekraft betragen. Um diesen Verlust zu vermeiden, wurde die zweite Dampfleitung (89mm) ausgeführt und für den normalen Betrieb ausschlieſslich verwendet; die weite Dampfleitung ist hierbei ganz abgestellt. Der Berechnung der Dampfleitung wurden die in Louisenthal bei Saarbrücken durchgeführten Versuche zu Grunde gelegt, und zwar wurde Folgendes angenommen: 1) Normaler Verbundbetrieb. Für diese beträgt die effective Pumpenleistung 28,5 . Die Dampfgeschwindigkeit wurde für 0cbm,5 Leistung in der Minute bei 25 Umdrehungen der Maschine mit 6m in der Secunde angenommen. Bei dieser Dampfgeschwindigkeit ergibt sich kein nennenswerther Spannungsverlust bei etwa 280m Gesammtlänge der Dampfleitung. Der Dampfverbrauch der Maschine bei der normalen Leistung berechnet sich bei der Annahme von 10k,5 Dampfverbrauch für die effective Pumpenpferdekraft mit etwa 300k pro Stunde, entsprechend 0cbm,0313 in der Secunde, daraus ergibt sich der Querschnitt der Dampfleitung mit 0cbm,005217, der Leitungsdurchmesser = 82mm. Mit Rücksicht auf die Neben Verluste wurde die Leitung mit 89mm lichter Weite aus gewalzten Schmiedeeisenröhren ausgeführt. Unter Berücksichtigung des Umstandes, daſs bei langsamem Gange der angenommene Dampfverbrauch wesentlich überschritten, oder bei raschem Gange zwar eingehalten, aber wegen der gröſseren Leistung eine gröſsere Gesammtmenge verbraucht wird, ergeben sich doch für alle vorgesehenen Betriebsarten zulässige Dampfgeschwindigkeiten. In Wirklichkeit hat sich auch die enge Dampfleitung für den Verbundbetrieb bei allen Geschwindigkeiten und auch für den Zwillingsbetrieb bei mäſsiger Geschwindigkeit ausreichend erwiesen. Der Condensationsverlust der Rohrinnenfläche wurde nach den erwähnten Versuchen mit 1k,5 für den Quadratmeter Rohrfläche und für die Stunde angenommen; diesem Verluste entspricht eine Vermehrung des Dampfverbrauches von 3k,2 für die Pumpenpferdekraft und Stunde, und die Dampfgeschwindigkeit erhöht sich auf 7m,7, der rechnungsmäſsige Spannungsabfall beträgt 0at,09. (Schluſs folgt.)