Titel: | Hydraulisches Gebläse zur Gasheizung, zur Beleuchtung mit gepreßter Luft und zu anderen Zwecken, von Maris, Constructeur in Paris. |
Fundstelle: | Band 192, Jahrgang 1869, Nr. LXXIX., S. 279 |
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LXXIX.
Hydraulisches Gebläse zur Gasheizung, zur
Beleuchtung mit gepreßter Luft und zu anderen Zwecken, von Maris, Constructeur in Paris.
Aus Armengaud's Génie industriel, Februar 1869, S.
87.
Mit einer Abbildung auf Tab. V.
Maris, hydraulisches Gebläse zur Gasheizung, zur Beleuchtung mit
gepreßter Luft etc.
Auf der Pariser Welt-Ausstellung von 1867 befand sich in dem für
Heizungs- und Beleuchtungsgegenstände bestimmten Annex ein sehr interessanter
Apparat, über welchen F. Besnard in dem „ Annuaire des anciens élèves des Écoles impériales
d'arts et métiers“ nachstehende Mittheilungen
veröffentlicht.
Die Erzeugung eines gepreßten Luftstromes ohne Hülfe einer motorischen Kraft ist eine
Aufgabe, deren Lösung auf den ersten Blick leicht zu seyn scheint, welche jedoch in
Folge der mit der praktischen Ausführung verbundenen Schwierigkeiten bisher ungelöst
geblieben war.
Die Lösung dieser Aufgabe ist besonders für die Herstellung zweckmäßiger Apparate zum
Löthen mit Gas (für Klempner, Lampenfabrikanten, Bijouteriearbeiter etc.) sehr
wünschenswerth; ferner zum Erhitzen der Plätteisen für Wäscherinnen, Kleidermacher
etc.
Das Bedürfniß eines regelmäßig wirkenden Gebläses ohne Motor machte sich auch in der
Beleuchtungskunst fühlbar. Donny kam zuerst auf den
Gedanken, einen Strom gepreßter Luft zur Verbrennung der schweren Theeröle zu
benutzen, welche so kohlenstoffhaltig sind, daß man ohne Hülfe eines solchen
Luftstromes mit denselben keine rauchfreie Flamme erzeugen kann.
Später importirten der Chemiker Trachsel und der
Mechaniker Clayton am 12. September 1861 in Frankreich
ihr in England erlangtes Patent auf ein Verfahren zur Kohlung der atmosphärischen
Luft, dessen nur geringer Erfolg theilweise dem Mangel eines kräftigen, regelmäßig
wirkenden Gebläses, welches eine Anlage von bedeutenderen Dimensionen ermöglicht
haben würde, zugeschrieben werden muß. Diese Erfindung hatte den Zweck, mittelst des
Hindurchleitens von gepreßter atmosphärischer Luft durch ein Gefäß, welches mit
Benzin, Aether, Petroleumessenz oder anderen leichtflüssigen Kohlenwasserstoffen
getränkten Schwamm enthält, ein gas- oder dampfförmiges Beleuchtungsmaterial
zu erzeugen.
Dieses System wurde am 9. April 1862 von Cogniard und Mille in Frankreich wieder aufgenommen, jedoch
gleichfalls ohne Erfolg.
Das Trachsel-Clayton'sche Verfahren kann jedoch mit
einigen Verbesserungen genügende Resultate liefern, wenn dabei zweckmäßige
Gebläsevorrichtungen benutzt werden. In England wendete man als Gebläsapparat eine
Trommel von der Form einer Gasuhr an; bei dem mittelst dieser Vorrichtung erzielten
geringen Drucke konnte man jedoch nur wenige und zwar in geringer Entfernung von
einander angebrachte Brenner speisen. Auch zum Löthen mit Gas fand diese Trommel nur
beschränkte Verwendung.
Das hierauf angewendete Mittel, welches als das einfachste erscheint, war ein mit
Wasser gefüllter Bottich, in welchen eine Glocke eintauchte, die beim Herabsinken
die Luft, welche sie enthielt, durch ein Rohr austrieb, das über das Niveau des
Wassers innerhalb emporragte und durch das Wasser hindurch nach außen geleitet war,
also eine dem Gasometer analoge Anordnung.
Dieser Glockenapparat, dessen man sich besonders bei Lötharbeiten bediente, mußte in
großen Dimensionen ausgeführt werden und war trotzdem noch mit dem großen
Uebelstande behaftet, daß die Glocke jeden Augenblick von neuem emporgehoben werden
mußte.
Von Maris wurden verschiedene Systeme derartiger
Glockenapparate ausgeführt. Die kleinsten, von 60 Centimeter Durchmesser, wurden als
Regulatoren eines gewöhnlichen mit der Hand bewegten Gebläses (Blasebalg) benutzt,
indem die Luft durch die Bewegung des Gebläses ruckweise unter die Glocke trat und
von derselben aus durch ein enges Rohr mit großer Regelmäßigkeit ausgetrieben
wurde.
Um die Handarbeit des Gebläses zu ersetzen, construirte er Anfangs mehrere Systeme
von Glocken, sowohl mit einfacher wie mit doppelter Wirkung, wobei letztere so
eingerichtet waren, daß, während man das äußere Luftreservoir emporhob, eine Glocke
im Inneren sich senkte und so fortwährend ein gleichmäßiger Druck ausgeübt
wurde.
Für zwölf Löther wurde ein Zinkbehälter von 1,25 Meter Durchmesser construirt, der in
eine in den Boden gemachte Grube von 1,7 Meter Tiefe gestellt und worüber eine
Glocke von entsprechender Größe gestürzt wurde, die mit dem Gefäße zusammen ungefähr
5 Meter Höhe erreichte.
Diese Glocke wurde mittelst einer besonders für diesen Zweck construirten Winde
emporgehoben. Das Gefäß konnte nicht ganz mit Wasser angefüllt werden, um das
Ueberfließen zu vermeiden, welches durch das schnelle Niedersinken der Glocke
eintrat, welche, sobald sie ihrem Eigengewicht überlassen wurde, so weit herabstieg,
bis die Spannung der darin befindlichen Luft sie wieder in das Gleichgewicht setzte.
Auf diese Weise war man nicht im Stande, den ganzen Inhalt des Gefäßes
auszunutzen.
Dieser in seinen Dimensionen so umfängliche Apparat diente 12 bis 15 Minuten lang zum
Erhitzen von zwölf Löthkolben. Die herabgesunkene Glocke mußte jedes Mal wieder
durch die schon erwähnte Winde emporgehoben werden, und diese Hebung, wobei das
Ansaugen der Luft stattfand, führte die Hitze nach den Griffen der Löthkolben
zurück, so daß diese bis zum Brennen kamen; eben so gerieth das Gummirohr, das zur
Zuführung der Luft diente, in Gefahr. Ferner entstand beim Zurückfallen der Glocke
ein Gegenstoß, welcher die Gasflammen auslöschte, wodurch Zeitverlust und eine
beträchtliche Störung entstand.
Die Herstellung dieses Apparates, dessen Gesammtgewicht circa 370 Kilogramme betrug, kostete im Ganzen etwa 600 Francs, wofür man,
wie aus den vorhergehenden Bemerkungen hervorgeht, nur eine ungenügende Wirkung
erhielt. Diese Uebelstände führten endlich auf die Anwendung des im Folgenden
beschriebenen Apparates, der in der Hauptsache aus einem durch ein Gegengewicht
umgetriebenen Gebläse in Schraubenform und einer kleinen Regulatorglocke
besteht.
Figur 41
stellt diesen Apparat im verticalen Durchschnitt nach einem Maaßstabe dar, der im
Verhältniß von 1 : 0,095 verjüngt ist.
Dieser Apparat, der als hydraulisches Gebläse mit Gegengewicht von dem Erfinder
bezeichnet wird, besteht aus einer geneigten Trommel A,
in welcher sich eine Schnecke mit vierfachem Gewinde befindet, welche, indem sie
rotirt, Luft in das im Gehäuse B enthaltene Wasser
einschließt und Es in die Kammer G mit einem Drucke
führt, der sich mit der Geschwindigkeit der Trommel verändert.
Die' Luft entweicht durch ein Knierohr D, welches mit
einem außerhalb befindlichen gebogenen Rohre D′
in Verbindung steht, aus der Kammer G in die Glocke F, welche zur Regulirung des Druckes dient und sich
oberhalb des Apparates befindet. Ein zweites Rohr E
nimmt die unter der Glocke befindliche Luft auf und führt sie in der gewünschten
Richtung weiter. Beim Durchgang durch die Windungen der Schnecke wird die Luft
allmählich verdichtet, welche Verdichtung durch den von der Glocke F regulirten Druck bestimmt wird, indem diese Glocke
stets gleichmäßig und entsprechend dem Bedürfniß belastet ist, so daß sie die unter
ihr sich sammelnde Luft mit großer Regelmäßigkeit weiter treibt.
Das durch die Bewegung der Schraube mit in das Leitungsrohr D eingeführte Wasser wird durch ein heberförmig gekrümmtes Rohr T abgeleitet; dieses Rohr ist mit einer Scala versehen
und dient dadurch gleichzeitig auch als Druckmesser.
Der Reibungswiderstand ist bei diesem Apparate wenig beträchtlich und die
Geschwindigkeit, mit welcher er betrieben wird, beträgt nicht über fünf Umdrehungen
der Schnecke in der Minute. Der wesentliche Widerstand, der beim Betriebe des
Apparates zu überwinden ist, wird durch die Verdrängung des Wassers und die Reibung
der Luft in den Leitungsrohren herbeigeführt; dieser Widerstand wird erfahrungsgemäß
durch ein Gewicht von 4 Kilogram. überwunden, welches am Ende einer Schnur hängt,
die um eine mittelst Räderübersetzung mit der Schraubenwelle in Verbindung gesetzte
Trommel von 0,095 Meter aufgewickelt ist. Hieraus kann man die für diese Bewegung
nöthige Arbeit leicht ermitteln.
Bei fünf Umdrehungen sinkt das Gewicht um 0,095 × π × 5 = 1,5
Meter pro Minute, also beträgt das Sinken des Gewichtes
pro Secunde 0,025 Meter, wobei eine Arbeit von 0,025
× 4 = 0,1 Kilogrammmeter.
Um von einer Höhe von 6 Meter herabzusinken, gebraucht das Gewicht 6 : 1,5 = 4
Minuten, und wenn man den Betrieb des Apparates im Minimum drei Stunden oder 180
Minuten lang erhalten will, was bei gleicher Fallhöhe des Gewichtes eine 45 Mal
geringere Geschwindigkeit erfordert, so wird man ein 45 Mal so schweres Gewicht
anzuwenden haben, d. h. das Gewicht wird für diesen Fall wenigstens 180 Kilogramme
betragen müssen.
Die Gleichung der Arbeit wird dann ausgedrückt durch: 6 Meter/ 3 St. × 60 Min.
× 60 Sec. × 180 kilogr. = 0,1 kilogrammeter. Auf diese Weise wird man
mittelst eines Gewichtes von 180 bis 200 Kilogr. (weil man die Reibung der
erforderlichen Räderübersetzung mit zu berücksichtigen hat) eine Kraftwirkung auf
eine Reihe von Zahnrädern und Getrieben übertragen können, durch welche die
Schneckentrommel des Apparates mit einer Geschwindigkeit von fünf Umgängen pro Minute drei Stunden lang gleichmäßig betrieben wird,
und nachdem das Gewicht ganz herabgesunken ist, wird Es ein Mensch mittelst einer
Winde wieder leicht emporheben können, worauf Es von neuem zur Wirkung kommen
kann.
Die von der Schneckentrommel gelieferte Luft beträgt bei dem vorliegenden Apparate
13,75 Kubikmeter pro Stunde, bei einer Pressung von 5
Centimeter Wassersäule, gemessen am Manometer des Apparates.
Wenn man in Betracht zieht, daß für dieselbe Oeffnung und bei gleichem Drucke das
Quantum der ausfließenden Luft 30 bis 35 Mal so groß ist als das des ausströmenden
Wassers, so wird man deren Quantität nach der für den Ausfluß des Wassers giltigen
Formel
wobei V die Ausströmungsgeschwindigkeit, H die Druckhöhe und g die
Beschleunigung der Schwere ausdrückt, leicht berechnen können.
Bei einer Ausflußöffnung von 14 Millimeter Durchmesser sey II = 0,05 Meter und V = 0,99 Meter, so erhält
man die theoretische Ausflußmenge gleich 0,99 × π R2 = 0,99 × π 72 = 0,0001524 Kubikmeter. Für eine conisch
geformte Ausflußöffnung beträgt die wirkliche Ausflußmenge cira 82 Proc. des theoretischen Quantums, so daß man also erhält 0,0001524
× 0,82 = 0,000125 Kubikmeter per Secunde, oder
per Stunde 0,450 Kubikmeter Wasser. Für Luft ist
aber die Ausflußmenge unter sonst gleichen Umständen 30,55 Mal größer als für
Wasser, so daß man also haben wird:
0,450 × 30,55 = 13,75 Kubikmeter Luft per
Stunde.
Die Löthkolben für Weißblech brauchen ungefähr 500 bis 600 Liter Luft stündlich, so
daß das Gebläse die für 20 bis 25 Löther nöthige Luft zu liefern vermag.
Mittelst einer besonderen Vorrichtung kann man eine dem Consum entsprechende
Luftmenge erhalten, so daß, wenn man z. B. nicht mehr als einen Kubikmeter per Stunde wünscht, der Apparat auch nur diese Quantität
und nicht mehr liefern wird, daher für geringeren Consum der Apparat während der
täglichen Arbeitszeit, also etwa zwölf Stunden lang, aushalten kann.
Es wird dieses Resultat mittelst kleiner über der Glocke aufgehängter Gewichte
erhalten. Sobald der Consum schwächer als die von der Trommel gelieferte Luftmenge
ist, steigt die Glocke und hebt das erste Gewicht ab, wodurch die Belastung und
folglich auch die gelieferte Luftmenge geringer wird.
Dieselbe Wirkung wird hervorgebracht, wenn man die Zahl der Ausströmungsöffnungen
vermindert. Wenn auch die letzte dieser Oeffnungen verschlossen wird, so bewirkt der
wachsende Luftdruck ein Anhalten der Bewegung und genügt, um das bewegende Gewicht
auszugleichen.
Wenn man wiederum die geringste Oeffnung zum Entweichen der Luft gibt, so beginnt die
Schnecke sogleich wieder ihre Umdrehung, um die entwichene Luft zu ersetzen und ihre
Geschwindigkeit wächst proportional mit dem Luftconsum.
Beim Weichlöthen (mit Zinnloth) durch Gas für Klempner und andere Industriezweige
wendet man einen Löthkolben S an, wie solcher in der
Abbildung dargestellt ist; derselbe hat einen hohlen eisernen Stiel m, der unterhalb mit zwei Rohransätzen versehen ist, um
zwei Kautschukrohre t und t′ damit zu verbinden, wovon das eine gewöhnliches Leuchtgas, das andere aber
atmosphärische Luft zuführt, die vom Gebläse kommt. Der Sauerstoff der Luft
verbindet sich mit dem Gase und Es entsteht eine so stark heizende Flamme, daß der
Löthkolben sehr bald glühend wird. Die Hitze kann durch die Hähne am Gas- und
am Luftrohre passend regulirt werden. Das Zinnlothstück N, sowie der Salmiak, sind an dem gußeisernen Träger M befestigt, welcher die herabfallenden Zinntropfen
auffängt.
Diese Art der Heizung sichert eine bedeutende Ersparniß gegenüber der alten Art mit
Anwendung von Holzkohle. Es folgen die Angaben über die Resultate einiger genauen
Versuche.
Ein Löthkolben wird in drei Minuten bis zum Rothglühen erhitzt und Es werden dazu 15
Liter Gas verbraucht, welches in Paris per Kubikmeter
0,3 Francs kostet, was einen Kostenaufwand von 0,0045 Francs ausmacht. Mit Holzkohle
braucht man zum Erhitzen des Löthkolbens 15 Minuten und verbrennt dabei 0,1 Kilogrm.
zum Preise von 0,165 Francs per Kilogramm, was einen
Kostenaufwand von 0,0165 Francs, oder vier Mal so viel, ausmacht.
Zu dieser Zahl muß noch der Werth der zum Anzünden und Anfachen des Feuers nöthigen
Zeit hinzugefügt werden, die zu sonst keinem nützlichen Zwecke zu verwenden ist,
während man bei der Gasheizung die zum Erhitzen des Kolbens nöthigen drei Minuten
zur Vorbereitung der Lötharbeit benutzen kann.
Ein längerer Versuch, der bei einer fünfstündigen Arbeit gemacht wurde, ergab einen
Gasverbrauch von 330 Liter, was per Stunde 66 Liter oder
einen Kostenaufwand von weniger als 0,02 Francs ausmacht.
Dieselbe Arbeit, mit Holzkohle von demselben Arbeiter ausgeführt, erforderte einen
Zeitaufwand von 5 Stunden 40 Minuten und einen Consum von 2,8 Kilogram. Holzkohle,
also einen Kostenaufwand von 0,46 Francs im Ganzen oder stündlich 0,092 Francs.
Bei zehnstündiger Arbeitszeit wird man also einen Kostenaufwand haben:
Mit Gas
0,20 Frcs.
mit Holzkohle, für dieselbe Arbeit
0,92 Frcs.
wozu hinzuzufügen noch 40 Minuten, welche bei einem Stundenlohn von
0,5 Frcs. kosten,
0,33 Frcs.
–––––––––
also zusammen
1,25 Frcs.
was für Holzkohle die sechsfachen Kosten, wie für Gasheizung, ergibt.
Mit Gasheizung wird daher für jeden Arbeiter eine Ersparniß von 1,05 Francs bei
zehnstündiger Arbeitszeit erzielt, wobei aber allerdings die Anwendung eines
Gebläses, wie das beschriebene, vorausgesetzt ist.