Titel: | Die Wassermesser für Hausleitungen. |
Autor: | L. Sell |
Fundstelle: | Band 301, Jahrgang 1896, S. 289 |
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Die Wassermesser für
Hausleitungen.
Von Dr. L.
Sell.
(Fortsetzung des Berichtes S. 265 d.
Bd.)
Mit Abbildungen.
Die Wassermesser für Hausleitungen.
Regulir- und Einstellvorrichtungen. Wie bereits oben
hervorgehoben wurde, müssen die Flügelradmesser gewöhnlicher Art, d.h. diejenigen,
bei welchen nicht wie bei den zuletzt erwähnten Messern ein stereometrisches
Messungsprincip durchgeführt ist, mit Regulirvorrichtungen versehen werden, um das
Vorlaufen bei starkem Wasserdurchfluss zu verhindern. Obwohl nun bereits von Thomas Taylor bei dem unter Nr. 1096 im Jahre 1853 in
England patentirten Messer zum Zweck der Regulirung die Düsen, welche das
zuströmende Wasser auf das Schaufelrad leiten, mit Verschlussklappen versehen waren,
welche durch ein elastisches Band auf ihren Sitz gezogen wurden und sich dem
Wasserdruck entsprechend mehr oder weniger öffneten, dauerte es doch ziemlich lange,
bis die Wassermessertechnik in grösserem Umfange ihre Aufmerksamkeit auf diesen
Punkt lenkte. Als Ergebniss darauf gerichteter Bemühungen liegt nunmehr jedoch eine
ganze Reihe, zum Theil bereits wieder aufgegebener Regulirvorrichtungen vor. Diese
Regulirvorrichtungen sind häufig mit Einstellvorrichtungen verbunden, welche die Bestimmung
haben, die Angaben des Messers für eine oder mehrere bestimmte
Durchflussgeschwindigkeiten in Uebereinstimmung mit der wirklich durchgeflossenen
Flüssigkeitsmenge zu bringen, während die eigentlichen Regulirvorrichtungen diese für bestimmte Fälle hergestellte
Uebereinstimmung bei veränderlicher Durchflussgeschwindigkeit aufrecht erhalten
sollen. Obwohl nun Regulirung und Einstellung an sich nichts mit einander zu thun haben,
lässt die Verbindung, in der sie sich praktisch meist befinden, eine völlig
getrennte Behandlung beider nicht wohl zulässig erscheinen.
Da die Flügelradmesser, abgesehen von den wenigen auf stereometrischen
Messungsprincipien beruhenden, das Volumen der durchströmenden Flüssigkeit nicht
direct, sondern indirect durch die Zahl der Umdrehungen eines vom Wasser in Bewegung
gesetzten Rades zu messen bestimmt sind, so ist im Allgemeinen wenig Werth darauf
gelegt, den Raum, in welchem sich das Rad bewegt, durch die Flügel in von einander
völlig getrennte Kammern zu zerlegen. Vielmehr lassen die Flügel eine offene
Verbindung zwischen Ein- und Ausflussöffnung bestehen, so dass dem Wasser die
Möglichkeit gelassen ist, durch den Messer hindurch zu gehen, auch ohne das Rad in
Bewegung zu setzen. Daher die allgemein bekannte Erscheinung, dass die Messer bei
geringer Durchflussgeschwindigkeit gar nicht registriren oder doch zu wenig
anzeigen, während im Gegentheil bei grosser Durchflussgeschwindigkeit das Rad
verhältnissmässig zu schnell rotirt.
Um nun auch bei geringer Durchflussgeschwindigkeit das Rad in Bewegung zu
setzen, ist erforderlich, dass die lebendige Kraft des gegen die Radflügel
stossenden Strahles erhöht wird. Das ist aber nur dadurch möglich, dass der
Querschnitt desselben vermindert wird. Dem Uebelstande des Nichtregistrirens bei
geringer Durchflussgeschwindigkeit könnte also durch Zusammenschnürung des
Zuleitungsrohres an der Stelle der Mündung in den Messer abgeholfen werden. Das wäre
aber ein sehr schlechtes Heilmittel. Denn was würden weite Zuleitungsrohre nützen,
wenn das Wasser stets nur in dünnem Strahl in den Messer eintreten dürfte? Der
Druckverlust durch die Verengung des Rohres wäre ein so gewaltiger und die
Durchlassfähigkeit des Messers eine so geringe, dass von diesem Mittel kein Gebrauch
gemacht werden könnte. Aber doch bleibt so viel bestehen: ohne geringen Querschnitt
des gegen das Flügelrad stossenden Strahles ist es unmöglich, den Messer bei
Festhaltung des Princips der indirecten Messung (durch Geschwindigkeit) empfindlich
zu machen. Die Schwierigkeit ist beseitigt, wenn die Verengung des Zuleitungsrohres
an der Mündungsstelle nicht eine feststehende, für alle Durchflussgeschwindigkeiten
gültige, sondern eine veränderliche, bei wachsender Geschwindigkeit allmählich
abnehmende ist. Dieses Princip der Regulirung durch selbsthätige Aenderung des
Querschnitts der Einströmungsöffnung ist in mannigfachster Weise variirt worden.
Nun hat aber die Einführung eines beweglichen Gliedes in einen Mechanismus immer
etwas Bedenkliches, insofern dadurch meist die Dauerhaftigkeit beeinträchtigt wird.
Es entsteht daher die Frage, ob nicht das nächste Ziel der Erhöhung der
Empfindlichkeit bei geringer Durchflussgeschwindigkeit auf anderem Wege zu erreichen
ist? So viel ist aus dem Vorhergehenden klar, dass, wenn die Bewegung des Rades
durch einen einzigen Strahl erfolgen soll, ein anderer Ausweg als der oben
angegebene nicht vorhanden ist.
Aber wenn ein einziger Strahl von geringer Geschwindigkeit die Trägheit der ganzen im
Gehäuse befindlichen Wassermasse nicht zu überwinden und das Rad in Bewegung zu
setzen vermag, vielleicht ist eine Mehrzahl an verschiedenen Stellen angreifender
Strahlen dazu im Stande. In der That kann durch eine Zerlegung des einen vom
Zuleitungsrohr in den Messer eingeführten Strahles, wie dieselbe von C. W. Siemens in seinem englischen Patent Nr. 631 vom
Jahre 1867 angegeben worden, eine beträchtliche Erhöhung der Empfindlichkeit
erreicht werden. Aus diesem Grunde hat die Anwendung einer das Flügelrad
umschliessenden, mit mehreren schlitzförmigen Oeffnungen versehenen Kapsel eine
weite Verbreitung erlangt. Unter welchen Bedingungen durch diese Anordnung eine
Entlastung der Achse von seitlichem Druck erreicht wird, ist früher bereits erörtert
worden (vgl. S. 247 ff.). Doch sind diese Vortheile der Erhöhung der Empfindlichkeit
ohne Einschaltung eines beweglichen Gliedes und eventuell der Entlastung der Achse
von seitlichem Druck nicht reiner Gewinn. Die Theilung des Flüssigkeitsstromes hat
eine Erhöhung der inneren Reibung und der Reibung an den die Oeffnungen der
Flügelradkapsel begrenzenden Wänden und damit einen Druckverlust bezieh. eine
Verringerung der Durchlassfähigkeit des Messers zur Folge. Auch besteht die Gefahr,
dass die doch immerhin kleinen Oeffnungen der Flügelradkapsel sich, insbesondere bei
nicht gut filtrirtem Wasser, allmählich durch Niederschlag von Schlamm verengen und
so eine stetige Erhöhung der Angaben des Messers bewirkt wird. Freilich, die Gefahr
ist im Allgemeinen nicht gross, vielleicht aber liesse sich auch – und anscheinend
lässt sich – bei ungetheiltem Strom durch möglichst dichten Anschluss des Rades an
die Gehäusewand eine hinreichende Empfindlichkeit erzielen. So scheinen auch hier
die Vortheile und Nachtheile der Messer mit ungetheiltem Flüssigkeitsstrom
einerseits und mit getheiltem Flüssigkeitsstrom andererseits sich die Waage zu
halten.
Wenn auch die Theilung des Flüssigkeitsstromes im Allgemeinen besondere Vorrichtungen
zur Erhöhung der Empfindlichkeit überflüssig macht, so ersetzt sie doch nicht
zugleich jede weitere Regulirung. Vielmehr hat die Umschliessung des Flügelrades
durch eine Kapsel mit mehreren Oeffnungen auf das Voreilen des Messers bei starker
Wasserentnahme keinen Einfluss. Diesem Voreilen kann principiell nur durch dieselben
Mittel ein Ende gemacht werden, wie bei den Messern mit ungetheiltem
Flüssigkeitsstrom, also in erster Linie durch selbsthätige Regulirung der
Einströmungsöffnungen.
Dieses ist aber nicht das einzige Mittel, die Bewegung des Rades zu beeinflussen. Die
Kraft, welche auf das letztere ausgeübt wird, hängt nicht nur von der
Geschwindigkeit des Wasserstrahles, sondern auch von der Richtung ab, in welcher
derselbe auf das Rad geleitet wird, und von der Stelle, an welcher er das Flügelrad
trifft.
Das Princip der Richtungsänderung des Wasserstrahles findet nur bei
Einstellvorrichtungen, nicht aber bei eigentlichen Regulirungen Anwendung. In der
That dürfte eine selbsthätige Richtungsänderung, entsprechend dem herrschenden
Wasserdruck, nicht leicht durchzuführen sein.
Dagegen ist eine Regulirung durch Veränderung der Angriffsstelle des Wasserstromes
mehrfach versucht worden; freilich nur unter Zerlegung des einen Wasserstromes in
mehrere. In der That ist es bei Axialturbinenmessern nicht schwierig, mehrere Reihen
von Eintrittsöffnungen in verschiedenem Abstande von der Achse anzuordnen, derart,
dass bei geringer Durchflussgeschwindigkeit nur die am weitesten von der Achse
entfernten und daher wirkungsvollsten zur Geltung kommen, während bei grösserer
Durchflussgeschwindigkeit in Folge steigenden Druckes allmählich die näher der Achse
befindlichen, etwa durch Federn oder Ventile verschlossenen Durchlässe eröffnet
werden.
Anstatt mehrerer in demselben Sinne, aber mit verschiedener Kraft wirkender Ströme
können auch entgegengesetzt gerichtete Ströme zur Anwendung kommen. Sobald diese
jedoch innerhalb desselben Raumes wirken, hat ihre Anwendung theoretisch etwas
Bedenkliches wegen der durch die sich kreuzenden Ströme
hervorgerufenen Wirbelbewegungen. Doch bietet ein Gegenstrom praktisch ein sehr
bequemes Mittel zur Einstellung des Messers, dessen Anwendung zum mindesten in
denjenigen Fällen ohne weiteres zulässig erscheint, wo es sich nicht um einen
eigentlichen Gegenstrom handelt, sondern um einen Strom, der nur verhältnissmässig
wenig von der allgemeinen Wasserbewegung abweicht.
Die Wirbelbewegungen in Folge verschiedengerichteter Ströme lassen sich vermeiden,
wenn man den Gegenstrom nicht in den eigentlichen Flügelradraum selbst, sondern in
einen davon getrennten Raum einleitet. Doch ist dieser Vortheil nur um den Preis
einer etwas verwickelteren Construction zu erlangen; denn ausser der Theilung des
vom Gehäuse umschlossenen Raumes bedarf es neben dem eigentlichen Flügelrad noch
weiterer Flügel oder sonstiger mit der Achse verbundener Ansätze, damit der
Gegenstrom zur Wirkung gelangen kann.
Ein specieller Fall der Theilung der durch den Messer hindurchgehenden Flüssigkeit in
mehrere Ströme von verschiedener Kraft würde vorliegen, wenn einer oder einige
dieser Ströme gar keinen Einfluss auf die Bewegung des Rades ausübten, d.h.
wirkungslos an dem Flügelradraum vorbeigeleitet würden.
Im Wesentlichen dieselbe Wirkung wird erzielt, wenn man statt eines Gegenstromes den
Widerstand ruhenden Wassers zur Hemmung des Flügelrades benutzt. In diesem Falle
wird die Achse ausser mit Antriebsflügeln mit Hemmflügeln ausgerüstet, welche sich
in verhältnissmässig ruhigem Wasser bewegen und bei wachsender Geschwindigkeit des
Rades eine wachsende Hemmung ausüben.
Bisher ist lediglich die Regulirung eines Messers durch Veränderung der
Einströmungsöffnungen in Betracht gezogen. Es leuchtet aber ein, dass auch die
Grösse der Oeffnung, durch welche das Wasser den Messer verlässt, für die
Geschwindigkeit des Rades nicht gleichgültig ist. Eine Verkleinerung der
Ausströmungsöffnung bewirkt eine Stauung des Wassers im Innern des Messers. Diese
Stauung, sollte man zunächst vermuthen, müsste eine Verlangsamung der Bewegung des
Flügelrades zur Folge haben.
Indessen ist das keineswegs allgemein zutreffend. Für den Einfluss einer Verengung
der Ausströmungsöffnung auf den Gang des Flügelrades kommt die relative Lage von
Ausströmungsöffnung und Flügelrad bezieh. Einströmungsöffnung in Betracht. Liegt die
Ausströmungsöffnung beispielsweise unterhalb des Flügelrades bei seitlich gelegenen
Einströmungsöffnungen, so wird durch Verkleinerung der Ausströmungsöffnung die
Neigung des Wassers, wirkungslos nach unten abzufliessen, abgeschwächt; die
Angriffszone des Wassers wird gehoben und dadurch auf grössere Theile der
Flügelflächen ausgedehnt. Die Folge davon ist, dass eine Verengung der
Ausströmungsöffnung eine Beschleunigung der Bewegung des Flügelrades veranlasst.
Diese Art der Regulirung kann im Ganzen nicht als vortheilhaft gelten. Jede
Verkleinerung der Ausströmungsöffnung bezieh. Stauung im Flügelradraum bewirkt, dass
das Wasser mit grösserer Geschwindigkeit den Messer verlässt, als es in denselben
eintritt oder ihn durchfliesst. Dieser durch Druckverlust zu erkaufende Zuwachs an
Geschwindigkeit bleibt ohne jeden weiteren Nutzen, während eine Beschleunigung des
Wassers an der Eintrittsstelle eine Erhöhung der Empfindlichkeit des Messers zur
Folge hat. Daher
sollte die Regulirung nach Möglichkeit an der Einströmungsstelle in den Messer
bewirkt werden und eine Regulirung der Ausströmungsöffnung höchstens bei grossen
Messern – bei denen es auf eine übermässige Empfindlichkeit nicht allzu sehr ankommt
– Anwendung finden, sofern dadurch eine wesentliche Vereinfachung der Construction
erzielt wird. Letzteres dürfte insbesondere bei denjenigen Messern der Fall sein,
bei welchen das Flügelrad von einer Kapsel umschlossen ist, auf deren Umfang eine
Anzahl Einströmungsöffnungen gleichmässig vertheilt ist.
Eine dritte Methode, den Gang des Messers zu beeinflussen, die somit zur Regulirung
des Messers geeignet erscheint, besteht darin, dass man in die Wasserbahn irgend
einen Widerstand einschaltet. Das Princip dieser Regulirungsmethode besteht also
darin: das Wasser in seiner normalen Bewegung zu stören, um durch Veränderung der
Grösse dieser Störung dem Flügelrade – innerhalb gewisser Grenzen – eine beliebige
Geschwindigkeit zu ertheilen. Es leuchtet ein, dass diese Regulirungsmethode
theoretisch sehr wenig befriedigend ist, wenn dieselbe auch praktisch, namentlich in
derjenigen Form, bei welcher der in die Wasserbahn hineinragende Widerstand aus fest
mit dem Gehäuse verbundenen Stauflügeln besteht, sehr bequem ist und daher auch
vielfach angewandt wird.
Da dieses Regulirungsprincip lediglich die Einschaltung von fest mit dem Messergehäuse verbundenen Constructionsgliedern benutzt, so
liegt fürs erste auf diesem Wege nur die Möglichkeit einer Einstellung des Messers für eine bestimmte Durchflussgeschwindigkeit vor.
Indessen muss jedes in die Wasserbahn eingeschaltete Hinderniss bei wechselnder
Durchflussgeschwindigkeit einen wechselnden theoretisch nicht übersehbaren Einfluss
auf die Geschwindigkeit des Flügelrades ausüben. Und so ist es denkbar, dass dem
Regulirungswiderstand eine solche Form gegeben werden könnte, dass durch denselben
nicht nur eine Einstellung für eine gewisse Durchflussgeschwindigkeit, sondern eine
Regulirung für beliebige Geschwindigkeiten erzielt würde. Wäre diese Form des
Widerstandes gefunden, so würde diese so bedenkliche Methode geradezu die
vollkommenste sein.
Auch andere Einstellvorrichtungen vermögen in ähnlicher Weise den Charakter von
eigentlichen Regulirvorrichtungen zu gewinnen; insbesondere ist das der Fall, wenn
mehrere Einstellvorrichtungen zusammenwirken, von denen jede den Gang des Messers
bei verschiedenen Durchgangsgeschwindigkeiten verschieden beeinflusst.
Doch auch eine einzige Einstellvorrichtung ist unter gewissen Umständen hinreichend,
um einen Messer innerhalb gewisser Grenzen zu reguliren. Von einer
Einstellvorrichtung, welche die Uebereinstimmung der Messerangaben mit den
wirklichen Durchflussmengen nur auf einem Wege zu erreichen gestattet, ist freilich
für die Regulirung wenig zu erhoffen. Je mannigfacher
jedoch die Einstellmöglichkeiten bei einer und derselben Durchflussmenge sind, um so
höher wird die Regulirfähigkeit der betreffenden Vorrichtung zu veranschlagen sein.
So wird beispielsweise eine Einstellvorrichtung, bei welcher die Messerangaben nur
durch Veränderung der Grösse der Einströmungsöffnung beeinflusst werden können,
einer anderen an Regulirfähigkeit nachstehen, welche neben der Grösse der
Einströmungsöffnung auch die Richtung des eintretenden Strahles zu verändern
gestattet. In gleicher Weise wird eine Einstellvorrichtung, welche die Richtung
des Wasserstromes von einer beliebigen Ausgangsstellung aus nur in einem bestimmten
Sinne zu ändern gestattet, als Regulirvorrichtung von geringerem Werthe sein, als
eine andere, bei welcher beliebige Richtungsänderungen
des Wasserstromes möglich sind. Was sich hier theoretisch und allgemein ergibt, wird
später an concreten Beispielen im Einzelnen deutlicher erkannt werden können.
Eine selbsthätige Veränderung der Einströmungsöffnung bei im Wesentlichen
ungetheiltem Flüssigkeitsstrom findet sich ausser bei den schon erwähnten Messern
von Taylor (Englisches Patent Nr. 1096 vom Jahre 1853),
der freilich zwei gegenüber liegende Einlassöffnungen besitzt, und von Cook (Amerikanisches Patent Nr. 141325), insbesondere
bei einer Anzahl in Amerika patentirter Messer.
Zu den ältesten Messern dieser Art gehört derjenige, auf welchen John Sheffield aus Buffalo unter Nr. 87118 im Jahre
1869 in Amerika ein Patent ertheilt wurde (Fig. 29).
Auch bei diesem Messer befindet sich in dem Einlassrohr, wenn nicht eine federnde
Klappe, so doch ein unter Federwirkung stehendes Ventil v, welches sich entsprechend dem Wasserdurchfluss mehr oder weniger
öffnet. Doch geht nicht alles Wasser durch das Ventil und selbst das das Ventil
passirende Wasser gelangt nicht ganz auf dem nämlichen Wege in den
Flügelradraum.
Textabbildung Bd. 301, S. 291
Fig. 29.Messer von Sheffield.
Für sehr geringen Wasserdurchfluss ist nämlich eine enge Röhre l vorgesehen, welche noch vor der Ventilklappe in den
Einlasstutzen mündet und daher auch ohne vorhergegangene Oeffnung des Ventils vom
Wasser durchströmt werden kann. Bei stärkerem Wasserdurchfluss wird das Ventil
zunächst an seiner (in der Zeichnung) oberen Seite geöffnet, so dass neben der Röhre
l die weitere Röhre L
in Wirksamkeit tritt. Um diese einseitige Oeffnung des Ventils zu bewirken, ist
dasselbe an seiner unteren Seite mit einer Feder belastet. Erst bei sehr starkem
Durchfluss erfolgt eine völlige Oeffnung des Ventils.
In nahe verwandter Weise ist später dasselbe Princip bei dem Messer von Albion M. Rouse (Amerikanisches Patent Nr. 138697 vom
Jahre 1872) zur Anwendung gekommen. Auch hier ist die Einflussöffnung bis auf eine
ganz kleine Oeffnung von einer unter der Einwirkung einer Feder stehenden
Ventilklappe abgeschlossen, die je nach der Menge des durchströmenden Wassers mehr
oder weniger weit geöffnet wird, wobei der Ventilklappe eine solche Neigung gegeben
ist, dass der Flüssigkeitsstrom gegen die Peripherie der Flügelradkammer geleitet
wird.
Textabbildung Bd. 301, S. 291
Fig. 30.Messer von Winzer und Bland.
Zur besseren Regulirung der Einlassöffnung steht bei dem Messer von Geo. Winzer und Richd. D.
Bland (Amerikanisches Patent Nr. 166175 vom Jahre 1875) die Ventilklappe
D unter dem Einflüsse eines verstellbaren Gewichtes
P (Fig. 30).
Anstatt das Wasser direct durch den am Messergehäuse angegossenen Einlasstutzen
eintreten zu lassen, wendet John H. Swartz bei dem
unter Nr. 197949 im Jahre 1877 patentirten Messer ein in den Einlasstutzen
eingesetztes bewegliches Einflussrohr an, welches die Richtung des Strahles zu
verändern gestattet. Dieses Einlassrohr ist an seinem vorderen Ende mit einer
Ventilklappe verschlossen, die auf ihrer dem einströmenden Wasser zugekehrten Seite
mit einer Anzahl Haken zum Einhängen einer Feder versehen ist, wodurch eine
Regulirung des Federzuges, durch welchen die Klappe geschlossen wird, ermöglicht
ist. Die Mündung des Einlassrohres ist von solcher Form, dass bei geringer Oeffnung
der Ventilklappe ein sehr feiner Strahl her vor dringt, der sich bei stärkerem
Wasserdurchfluss in beiden Dimensionen gleichmässig verbreitert. Der Strahl wird
gegen eine an der Gehäusewand angebrachte verstellbare Richtplatte gelenkt, welche
ihn in beliebiger Richtung gegen das Rad führt.
Textabbildung Bd. 301, S. 292
Fig. 31.Messer von Swartz, Witt und Taylor.
Ein unter Nr. 283446 an John H. Swartz, De Witt und C. Taylor im Jahre 1880 ertheiltes Patent (Fig. 31) bezieht sich auf eine Umgestaltung des soeben
beschriebenen Messers. Bei dieser neuen Construction befindet sich an dem
verjüngten, sich zuerst öffnenden Ende der Ventilklappe eine kleine Oeffnung, durch
welche ein dünner Flüssigkeitsstrahl, auch ohne dass das Ventil geöffnet wird,
durchzutreten vermag. Der Vortheil dieser Anordnung besteht darin, dass dieser für
minimale Durchflussmengen vorgesehene Einlass bei sich öffnendem Ventil aufhört,
selbständig Wasser in den Flügelradraum zu entsenden, wodurch leicht eine Störung
der Bewegung des Rades eintreten könnte, dass vielmehr alles Wasser in einem
einzigen Strahl gegen das Rad geschickt wird. Anstatt am Gehäuse ist die
verstellbare Richtplatte, welche den auf sie treffenden Flüssigkeitsstrahl ablenkt
und in beliebiger Richtung auf das Rad zu leiten gestattet, an dem Einlassrohr
selbst befestigt und durch eine Schraube von ausserhalb des Messergehäuses
verstellbar; in gleicher Weise ist auch die maximale Oeffnungsweite der Ventilklappe
von aussen zu reguliren.
Bei denjenigen Messern, bei welchen das Wasser nicht direct aus dem Einlassrohr gegen
das Flügelrad strömt, sondern zuvor einen Einsatz umgibt und dann erst durch dessen
in grösserer Zahl vorhandene schlitzartige Oeffnungen zu dem Flügelrad gelangt, muss
das Princip, durch selbsthätige Querschnittsänderung die Bewegung des Rades zu
reguliren, eine gewisse Modifikation erfahren. So wird bei dem unter Nr. 1243 im
Jahre 1877 in Deutschland patentirten Messer von Meinecke nicht unmittelbar der Einlasstutzen durch eine Ventilklappe
abgeschlossen, sondern jede der schlitzförmigen Oeffnungen wurde mit einer um einen
Stift drehbaren Klappe versehen, welche Klappen bei geringer Durchflussmenge sich
nur wenig öffneten und das Wasser mit verhältnissmässig grosser Kraft gegen das
Flügelrad treten liessen, während sie bei grösserer Durchflussmenge in Folge der
grösseren Gewalt des andringenden Wassers eine weitere Oeffnung freigaben.
Mit dieser Regulirvorrichtung war eine Einstellvorrichtung verbunden, bestehend
aus einer verstellbaren sectorenförmigen Scheibe, mittels welcher die Grösse der im
Boden der Flügelradkapsel befindlichen Abflussöffnungen verändert werden kann. Eine
Verengung dieser Oeffnungen bewirkt eine höhere, Erweiterung eine niedere
Registrirung des Zählwerkes, so dass mit Hilfe jener Scheibe die Angaben des bereits
fertigen Messers leicht in Uebereinstimmung mit der wirklichen Durchflussmenge
gebracht werden können.
In der Praxis scheint sich die in Fig. 32 dargestellte
Modification als zweckmässig herausgestellt zu haben. Das Wasser fliesst hier durch
die Oeffnungen l ab.
Textabbildung Bd. 301, S. 292
Fig. 32.Messer nach Meinecke.
Bei einer späteren Construction (D. R. P. Nr. 17285) sind die Regulirklappen an den
Einströmungsöffnungen durch bewegliche Stauklappen
unter dem Flügelrade ersetzt, durch welche
angeblich auch bei noch so schwachem Abfluss dem Wasser die nöthige Spannung gegeben
werden soll, um das Flügelrad in Bewegung zu setzen.
Doch scheint auch diese Construction nicht befriedigt zu haben, da auch sie wieder
verlassen worden ist.
Anstatt durch drehbare Klappen sind bei einem unter Nr. 2243 im Jahre 1888 in England
patentirten Claret'schen Messer (Fig. 33) die Einströmungsöffnungen durch elastische
Verschlusstücke v, insbesondere von Hartgummi,
verschlossen. Die Gewalt des andrängenden Wassers drückt diese Verschlusstücke mehr
oder weniger aus einander, so dass auch hier die Einströmungsöffnungen der
Durchflussgeschwindigkeit entsprechend selbsthätig verändert werden.
Textabbildung Bd. 301, S. 292
Fig. 33.Messer von Claret.
Nicht sowohl dem Zweck einer gleichbleibenden Messgenauigkeit bei veränderlicher
Durchflussmenge, als vielmehr dem davon völlig verschiedenen, ja sogar direct
entgegengesetzten einer möglichst gleichbleibenden Geschwindigkeit des Laufrades von
der geringsten bis zur grössten Wasserentnahme dient der
„Einströmungsregulator“ der Deutschen
Wasserwerksgesellschaft in Höchst a. M. (D. R. P. Nr. 81462 vom 9. October
1894), Fig. 34 und 35. Da auch dieser Zweck
durch selbsthätige Regulirung der Einströmungsöffnungen erstrebt wird, so erscheint
das Princip dieses Einströmungsregulators auch zur Erzielung exacter Messergebnisse
brauchbar. Die Regulirung der Einströmungsöffnungen erfolgt durch Verstellung eines
ringförmigen Drehschiebers mit rechteckigen Oeffnungen, der sich innerhalb eines
feststehenden cylindrischen Körpers l mit herzförmigen
oder dreieckigen Oeffnungen befindet. Die Verstellung dieses Drehschiebers s erfolgt nun selbsthätig durch den entsprechend der
Durchflussmenge sich einstellenden Kolben k des
Regulators R, dessen Bewegungen mit Hilfe des
Doppelhebels h und einer spiralförmigen Führung f auf den Drehschieber s
übertragen werden. Der Kolben k ist zwischen dem
Einströmungsraum E und dem Ausströmungsraum beweglich
angeordnet, so dass er sich der Druckdifferenz in diesen Räumen entsprechend
einstellt. Um die Bewegung des Kolbens reguliren zu können, ist derselbe hohl
gestaltet und mit. einer durch einen Kegel c mehr oder
weniger verschlossenen Einströmungsöffnung und einer durch eine Schraube r regulirbaren Ausflussöffnung versehen. Bei grösseren
Wassermessern können diese Durchflussöffnungen durch den Regulatorkolben so gewählt
werden, dass die grössere Menge des durchfliessenden Wassers durch den Regulator
abfliesst und nur ein Bruchtheil zur Bewegung des Flügelrades und des Zeigerwerkes
benutzt wird.
Textabbildung Bd. 301, S. 293
Einströmungsregulator der Deutschen Wasserwerksgesellschaft.
Verwandt mit dieser Vorrichtung ist die Oesten'sche
Regulirvorrichtung des Siemens-Oesten-Messers (vgl. Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1894 S. 1263 bis 1265).
Dieselbe geniesst nur Gebrauchsmusterschutz (D. R. G. M. Nr. 19666), da die
Patentirung durch vorzeitige Veröffentlichung in England vereitelt worden ist.
Der Siemens-Oesten-Messer ist der mit Oesten's, des
früheren Directors der Berliner Wasserwerke, Regulirvorrichtung ausgerüstete Messer
von Siemens und Halske, einer Umbildung des alten
Messers von Ch. William Siemens (1880 236 * 166, Fig. 1). Die Oesten'sche Regulirvorrichtung besteht in einer Schütze, welche das
Flügelrad und die Stauflügel einschliesst und sich dem Wasserdruck entsprechend
selbsthätig einstellt. Dabei werden sowohl die Ein- als auch die
Ausströmungsöffnungen regulirt. Während der Regulirschütze der Deutschen Wasserwerksgesellschaft eine Drehung ertheilt
werden muss, genügt bei Oesten eine einfache Hebung und
Senkung, so dass die Oesten'sche Vorrichtung sich
constructiv viel einfacher gestaltet. Durch Wahl entsprechender Formen für die
Ausströmungsöffnungen kann eine beliebige Empfindlichkeit des Messers erzielt
werden.
In anderer Weise waren dem Druck des Wassers entsprechend sich einstellende Kolben-
oder Druckregler – im Wesentlichen als gleichwertig mit den federbelasteten Klappen
im Einlasstutzen, von denen soeben die Rede war – bereits wesentlich früher bei
einigen amerikanischen Messern zur Anwendung gekommen.
Unter den hierher gehörigen Messern bietet die wohl primitivste, obwohl nicht
früheste Form eines Druckreglers der Messer von Robt. C.
Gray (Patent Nr. 153482 vom Jahre 1874), Fig.
36, bei dem die Einströmungsöffnung durch das Ventil E regulirt wird. Doch ist dieser Messer noch in anderer
Hinsicht, und zwar in höherem Maasse bemerkenswerth, insofern er mit einer im
Wesentlichen auch später häufig wiederkehrenden Einstellvorrichtung versehen ist, um
die Angaben des Messers mit den wirklich geförderten Wassermengen in
Uebereinstimmung zu bringen. Diese Einstellvorrichtung besteht in einem den
Flügelradraum umschliessenden drehbaren Ring, der mit einer Einströmungsöffnung
versehen ist, deren Grösse durch Drehung des Ringes beliebig verändert werden
kann.
Eine wesentlich vollkommenen) Einrichtung eines Druckreglers findet sich bei einem
Messer von James M. Blanchard in Washington (Nr. 146745
aus dem Jahre 1874). Bei demselben besteht der Druckregler aus einem zur Seite des
eigentlichen Messers angeordneten Gehäuse, in welchem zwei durch Federn oder
Gewichte belastete Ventile die Einströmungsöffnungen verschliessen und, wenn sie
durch den Druck des einströmenden Wassers von ihren Sitzen abgehoben werden, nach
einander freigeben. Dabei ist die Belastung des sich zuerst öffnenden Ventils so
gewählt, dass der Wasserdruck, der zu seiner Oeffnung erforderlich ist, zugleich
soeben hinreicht, um das Flügelrad in Bewegung zu setzen, so dass es unmöglich ist,
dass ein sehr schwacher Wasserstrom den Messer passiren kann, ohne von demselben
registrirt zu werden.
Textabbildung Bd. 301, S. 293
Fig. 36.Messer von Gray.
Bei einer späteren Form des Blanchard'schen Messers (Nr.
151196 aus dem Jahre 1874), Fig. 37, besteht der
Druckregler aus einem sich nach oben erweiternden Gehäuse mit zwischen Rippen
geführtem Schwimmerventil, welches durch das einströmende Wasser mehr oder weniger
gehoben wird, wodurch die nach oben hin wachsenden Oeffnungen des Ventilgehäuses,
durch welche sich das Wasser auf das Flügelrad ergiesst, mehr oder weniger geöffnet
werden.
An Stelle eines geschlossenen Kolbens zur Regulirung der Einströmungsöffnung kann ein
innen hohler Kolben, ähnlich dem des Einströmungsregulators nach Patent Nr. 81462,
Anwendung finden. Ein Beispiel dafür bietet der in Amerika unter Nr. 156960 im Jahre
1874 patentirte Messer von De Witt C. Taylor in
Brooklyn. Der hohle Kolben wird durch das von unten gegen denselben andrängende
Wasser angehoben, während gleichzeitig durch eine Bodenöffnung Wasser in denselben
einströmt. Das in den Kolben einströmende Wasser belastet denselben, so dass die
Wirkung des Kolbens eine ähnliche ist, wie die eines federbelasteten Ventils. Die
Einströmung des unterhalb des Kolbens befindlichen Wassers in den Flügelradraum
erfolgt durch eine von dem angehobenen Kolben mehr oder weniger freigegebene
Oeffnung, während zur Abführung des in den Kolben eingetretenen Wassers ein
verstellbarer Hahn vorgesehen ist, der zugleich dem Kolben als Führung dient. Zur
weiteren Regelung der Kolbenbewegung dient eine durch den Kolben hindurchgehende
zugespitzte Stange; dieselbe ist von aussen verstellbar und gestattet, ohne den Gang
des Messers zu stören, die Oeffnung des Kolbens und damit den Wasserdurchfluss durch
denselben zu reguliren.
Textabbildung Bd. 301, S. 293
Fig. 37.Messer von Blauchard.
Mit dem ersten Blanchard'schen Messer verwandt ist ein
in neuester Zeit hervorgetretener Messer von Wilhelm
Bernhardt in Wien (D. R. P. Nr. 77206), Fig.
38. Auch der letztere besitzt einen besonderen, zur Seite des Flügelradraumes
angeordneten Druckregler B. Dieser Druckregler besteht
aus einem Gehäuse, in dessen Innerem zwei Ringansätze z
und z1 angebracht sind,
von welchen der untere als Sitz für die auf einer Stange y frei verschiebbaren Gewichte D und D1 dient.
Textabbildung Bd. 301, S. 294
Fig. 38.Messer von Bernhardt.
Bei geringem Wasserdurchfluss wird das Wasser, ohne dass die Gewichte D und D1 von der Stelle bewegt würden, durch eine oder
mehrere Röhren k direct gegen das Flügelrad geleitet;
bei stärkerem Zufluss treten, nach Abheben des Gewichtes D, auch die bis dahin durch das Gewicht D
verschlossenen Reguliröffnungen d des Gewichtes D1 in Wirksamkeit,
während bei weiterem Wachsen der durchfliessenden Wassermenge auch das Gewicht D1 von seinem Sitz
abgehoben und die von demselben verschlossene Oeffnung nach und nach ganz
freigegeben wird.
(Fortsetzung folgt.)