LXXV. Ueber einige Verbesserungen an der Barker'schen Muͤhle. Von Hrn. James Whitelaw. Aus dem Franklin Journal im Repertory of Patent-Inventions. Mai 1833. S. 290. Mit Abbildungen auf Tab. VI. Ueber einige Verbesserungen an der Barker'schen Muͤhle. Die Muͤhle ist in der Zeichnung Fig. 42 so vorgestellt, als arbeitete sie etwas von der Mauer eines Gebaͤudes entfernt. Oben an dem Scheitel der Zeichnung und hinter den Winkelraͤdern sieht man eine gußeiserne Manerplatte, an der das Lager oder Kissen befestigt wird, auf welchem sich die horizontale Welle, die zur Bewegung der innerhalb des Gebaͤudes befindlichen Maschinerie dient, dreht. An der unteren Seite dieser Platte ist ein gußeiserner Trog oder Behaͤlter, durch welchen das Wasser in die Muͤhle geleitet wird, festgemacht. Dieser Trog endigt sich in einen Cylinder, dessen aͤußerer Durchmesser so klein ist, daß sich der Cylinder genau in den aufrechten Cylindern der Muͤhle bewegen kann. Dieser Cylinder ist so lang, und die Loͤcher an dessen Boden sind so geformt, daß das Wasser mit derselben Geschwindigkeit und in derselben Richtung, wie in den aufrechten Cylinder der Muͤhle eintreten kann. In dem Trogcylinder befindet sich ein kleinerer Cylinder, durch welchen sich die aufrechte Welle bewegt, und an dem oberen Theile ist ein erweitertes Stuͤk, welches mehrere Baͤnder traͤgt, durch die die Welle staͤtig erhalten wird. Unter dem Trogcylinder befindet sich der Cylinder der Muͤhle, welcher aus Holz besteht, und, wie die Zeichnung zeigt, mit Reifen versehen ist. Am Grunde dieses Cylinders sind die Arme der Muͤhle, die eine gebogene Form haben, befestigt. Hinter der Muͤhle befindet sich eine Nische, in der sich die Arme bewegen, und am Grunde dieser Nische ist ein kreisfoͤrmiger Trog angebracht, der zur Aufnahme des aus der Muͤhle austretenden Wassers dient, und den man in der Zeichnung aus den beiden am Grunde derselben angedeuteten Ellipsen ersieht. Unter der Muͤhle sieht man ein vierekiges Loch, welches zur Aufnahme des Blokes dient, in welchem sich das untere Ende der aufrechten Welle dreht. Die uͤbrigen Theile der Zeichnung sind schon an und fuͤr sich so deutlich, daß keine weitere Beschreibung derselben noͤthig ist. Die Kruͤmmung der Arme ist der wesentliche Unterschied zwischen dieser und der Barker'schen Muͤhle. Diese Kruͤmmung ist eine solche, daß das Wasser, wenn die Maschine arbeitet, in einer geraden Linie von dem Mittelpunkte gegen das Ende der Arme laͤuft. In Folge dieser Einrichtung wird dem Wasser keine Centrifugalkraft mitgetheilt, und es erhaͤlt ferner auch keine kreisende Bewegung durch die Arme, wie sie diese erhalten wuͤrde, wenn die Arme gerade waͤren. Die Natur der Kruͤmmung der Arme f, g, h, i, a wird aus Fig. 43 erhellen. Es sey naͤmlich a der Mittelpunkt und a b die Entfernung bis zum Mittelpunkte der Muͤndung, aus welcher das Wasser abfließt. Man nehme ferner an, daß die concentrischen Kreise 1, 2, 3 diese Entfernung in gleiche Theile theile, und daß b f der Entfernung gleich sey, durch welche das Ende der Arme geht, waͤhrend ein Theilchen Wasser von dem Mittelpunkte a bis zu b, dem Ende der Arme fließt. Man theile ferner bf in dieselbe Anzahl von gleichen Theilen, in welche ab getheilt ist, und ziehe dann von diesen Eintheilungspunkten aus die Linien ca, da, ea, gegen den Mittelpunkt. Da nun die Bewegung des Wassers eine gleichfoͤrmige ist, und da eben so auch die Arme eine gleichfoͤrmige Bewegung haben, so wird, waͤhrend sich die Arme von f bis e bewegen, ein Theilchen Wasser, welches den Mittelpunkt in dem Augenblike verlaͤßt, in welchem sich' der Arm in f befindet, waͤhrend dieser Zeit von a bis 1 gelangt seyn, wo dann die Punkte i und 1 zusammenfallen werden. Wenn sich die Arme ferner von f bis d bewegen, so wird das Wasser von a bis 2 gelangt seyn, wo dann die Punkte h und 2 zusammenfallen werden u.s.f. Wenn das Wasser endlich bei 3 anlangt, so wird der Punkt g in den Armen mit 3 zusammenfallen, und wenn sich das Theilchen Wasser bis zu dem Punkte b bewegt, so werden auch die Arme bis zu demselben Punkte gelangt seyn, so daß f und b zusammenfallen. Da nun bei dieser Einrichtung die Bewegung des Wassers weder durch die Centrifugalkraft, noch durch irgend eine andere Kraft vermehrt wird, bis die Geschwindigkeit des Endes der Arme groͤßer wird, als die Geschwindigkeit des Wassers, so hat man bei der Schaͤzung der Kraft, welche diese Maschine ausuͤbt, wenn sie sich mit irgend einer Geschwindigkeit, die geringer ist als jene des Wassers, bewegt, nichts weiter in Betracht zu ziehen, als die Wirkung, die eine Quantitaͤt Wasser, welches jene Geschwindigkeit hat, die ein Koͤrper beim Herabfallen von dem Scheitel der Muͤhle bis zur Hoͤhe der Muͤndungen des Wasserstrahles erreicht haben wuͤrde, hervorbrachte, wenn sie sich mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegen wuͤrde. Das Gewicht, welches die Muͤhle stellen oder zum Stillstehen bringen wuͤrde, muß dem Gewichte einer Wassersaͤule gleich seyn, deren Hoͤhe zwei Mal so hoch ist, als jene des Wassers in der Muͤhle auf einer Basis, welche die Summe der Flaͤchenraͤume der Brunnenmuͤndungen ausmacht. Denn es ist offenbar, daß, wenn die Muͤndungen verschlossen wuͤrden, auf alle Seiten ein Druk entstehen muͤßte, der dem Gewichte der Wassersaͤule in der Muͤhle gleich waͤre. Werden nun aber die Muͤndungen geoͤffnet, so wird der Druk auf die gegenuͤberliegende Seite so bleiben, wie er fruͤher war, und da nun das Wasser durch einen gleichen Druk in Bewegung gesezt wird, so wird die Gegenwirkung oder Reaction (indem Wirkung und Gegenwirkung gleich und einander entgegengesezt sind) einen anderen, dem fruͤheren gleichen Druk auf die den Muͤndungen gegenuͤber liegenden Seiten ausuͤben. Hinaus folgt also, daß diese beiden Kraͤfte einen Druk geben werden, der dem Gewichte einer Wassersaͤule gleich ist, welche zwei Mal so hoch ist, als die Hoͤhe des Wassers in der Muͤhle, die Summe des Flaͤchenraumes der Brunnen- oder Grubenloͤcher als Basis angenommen. Wenn sich die Muͤhle mit der Geschwindigkeit des Wassers bewegt, so wird sie ein Gewicht heben, welches dem Gewichte einer Wassersaͤule gleich ist, die an Hoͤhe der Hoͤhe des Wassers in der Muͤhle, die Summe der Flaͤchenraͤume der Brunnenloͤcher als Basis angenommen, gleich kommt, und die Wirkung wird also ein Maximum und der ganzen Kraft des Wassers gleich seyn. Es ist naͤmlich offenbar, daß, indem das Wasser mit derselben Geschwindigkeit, wie vorher, fließt, die Kraft der Gegenwirkung oder Reaction so groß bleiben wird, als vorher, und eben dem obigen Gewichte oder der Haͤlfte des Gewichtes, welches die Muͤhle stellt, das Gleichgewicht halten wird. Die andere Kraft, welche durch den Druk des Wassers auf die den Muͤndungen gegenuͤber liegenden Flaͤchenraum erzeugt wird, muß aufhoͤren, wenn sie die Geschwindigkeit der Muͤhle bis zur Geschwindigkeit des Wassers emporgebracht hat. Mit zwei Kraͤften also, von denen die eine einem Gewichte das Gleichgewicht haͤlt, welches dem Druke auf die den Muͤndungen gegenuͤber liegenden Flaͤchenraͤume gleich ist, waͤhrend die andere dieses Gewicht mit der Geschwindigkeit des Wassers in Bewegung erhaͤlt, muß nochwendig eine Wirkung erzielt werden, die der ganzen Kraft des Wassers gleichkommt. Denn in der Zeit, waͤhrend welcher das Wasser mit der Geschwindigkeit, mit welcher es aus der Muͤhle trat, eine Streke zuruͤklegt, welche der Hoͤhe des Wassers in der Muͤhle gleich ist, kann diese Menge Wasser oder ein aͤquivalentes Gewicht bis zum Scheitel der Muͤhle emporgehoben werden. Die Wirkung der Muͤhle bei anderen Geschwindigkeiten kann auf dieselbe Weise bestimmt werden. Wenn die Geschwindigkeit der Muͤhle groͤßer wird, als die Geschwindigkeit des Wassers, wenn keine Centrifugalkraft Statt findet, so muß das Gewicht, mit welchem die Muͤhle arbeiten wird, der Kraft der Gegenwirkung weniger der Kraft, welche erforderlich ist, um das Wasser mit der Muͤhle rund herum zu fuͤhren, gleich seyn. Wenn diese Theorie richtig ist, so brauche ich nichts weiter uͤber die Vortheile, die diese Maschine uͤber alle anderen aͤhnlichen Maschinen und uͤber alle uͤbrigen Wassermuͤhlen voraus hat, zu bemerken. Wenn man ermittelt, wie viel Kraft in dem Wasser zuruͤkbleibt, wenn dasselbe aus der Muͤhle ausgetreten und wenn es sich mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegt hat, so wird man zu denselben Resultaten gelangen, so daß dieß also einen Beweis mehr fuͤr die Richtigkeit obiger Theorie gibt. Wenn die Muͤhle also still steht, so entweicht das Wasser mit seiner ganzen Kraft, und es findet gar keine Wirkung Statt. Wenn sie mit der Geschwindigkeit des Wassers arbeitet, so bewegt sich die Muͤhle eben so geschwind, als das Wasser, und das Wasser hat bei seinem Austritte nach keiner Richtung eine Bewegung, sondern faͤllt gerade herab. Da nun also keine Kraft in dem Wasser zuruͤkbleibt, so muß dessen ganze Kraft auf die Erzielung einer Wirkung verwendet werden, welche der Kraft, mit der die Muͤhle und der Widerstand in Bewegung erhalten wird, gleich ist. Die Kraft, welche ausgeuͤbt wird, wenn die Muͤhle mit der halben oder irgend einer anderen Geschwindigkeit arbeitet, kann auf eben dieselbe Weise bestimmt werden. Da die Bewegung der Muͤhle genau eben so schnell ist, als jene des Wassers, so muß der Theil des Umfanges bf als der Laͤnge des Radius oder der Arme gleich angenommen werden, wenn der Flaͤcheninhalt der Loͤcher oder Muͤndungen und der Arme gleich ist. Sind die Loͤcher oder Muͤndungen hingegen kleiner, als die Arme, so muß der Theil bf in demselben Verhaͤltnisse laͤnger seyn, in welchem sich das Wasser langsamer laͤngs des Radius bewegt. Man kann auf dieselbe Weise auch eine Dampfmaschine mit kreisender Bewegung verfertigen, wenn man den Dampf durch eine Muͤhle, die sich innerhalb eines Verdichters befindet, leitet. Die Dampfroͤhre kann durch eine metallische Liederung mit dem Dampfrade verbunden werden. Haͤtte das Rad einen großen Durchmesser, so wuͤrde sehr wenig Reibung Statt finden, indem dasselbe im Verhaͤltnisse zu der Kraft der Maschine eine sehr kleine Roͤhre erfordern wuͤrde. Die Kraft koͤnnte von dem Dampfrade genommen, und die Bewegung reducirt werden, wenn man die Welle des Rades auf Reibungsrollen ruhen ließe; von der Welle der Walzen koͤnnte die Kraft mittelst Zahnraͤder oder anderer Walzen abgeleitet werden. Eine andere Methode waͤre endlich die, das Wasser oder irgend eine sonstige Fluͤssigkeit mittelst Dampf durch eine Maschine dieser Art zu treiben. Anmerkung. Hr. Scholefield hat in einer spaͤteren Nummer des Franklin Journal einen Aufsaz uͤber die oben beschriebene, sogenannte Verbesserung der Barker'schen Muͤhle bekannt gemacht, in welchem er darzuthun sucht, daß Hr. Whitelaw sowohl in Hinsicht auf die Vortheile, die er von seiner Verbesserung erwartet, als in Hinsicht auf die Schluͤsse, die er in Bezug auf die Kraft der Maschine daraus zieht, theoretisch und praktisch in Irrthuͤmer verfallen sey. Da Hr. Whitelaw jedoch im Mechanics' Magazine No. 515 nachweist, daß Hr. Scholefield ihn mißverstanden habe, so verweisen wir diejenigen, die dieser Streit interessirt, auf das Mechanics' Magazine No. 512 und 515, und beschraͤnken uns darauf, hier nur noch folgende von Hrn. Scholefield vorgeschlagene Verbesserung an der Barker'schen Muͤhle mitzutheilen. „Es ist bekannt, daß ein betraͤchtlicher Theil der Kraft in dem Wasser zuruͤkbleibt, nachdem dasselbe aus der Muͤhle ausgetreten, im dem die Geschwindigkeit der Muͤhle nothwendig eine weit geringere ist, als jene des Wassers durch die Muͤndungen des Wasserstrahles. Ich befolgte daher vor einigen Monaten bei einem Versuche im Kleinen folgenden Plan. Ich brachte unmittelbar unter der Muͤhle und an einer und derselben Welle mit ihr ein gewoͤhnliches Eimerrad an, so daß das Wasser, welches aus der Muͤhle austrat, auf das Rad fiel, und daß sich dieses Rad also nach der einen Richtung bewegte, waͤhrend sich die Muͤhle, die sich an ihrer Welle drehte, nach der bewegte. Ich benuzte daher dasselbe Wasser zwei Mal, d.h. durch Gegenwirkung und directe Einwirkung. Anstatt eines einzigen aufrechten Rohres um die Welle bediente ich mich zweier, die ich in geringer Entfernung von der Welle und einander gegenuͤber anbrachte, und die ich mit einander verband. An dem Scheitel befand sich ein Wasserstrom, und uͤber diesem eine Trommel, welche sich an der Welle bewegen konnte, ohne daß sich die Welle zugleich mit ihr bewegte. Das Eimerrad war mit der Welle verbunden, und bewegte sich mit derselben; und unmittelbar uͤber diesem Rade stand an derselben Welle auch eine Trommel mit der Muͤhle in Verbindung. In Folge dieser Einrichtung konnte sich ein Theil des Rades mit seiner Trommel nach der einen Richtung bewegen, waͤhrend sich der andere Theil mit der Trommel, mit der er in Verbindung stand, nach der anderen Richtung bewegte. Wenn man nun von diesen beiden Trommeln aus ein Laufband an eine horizontale Trommel fuͤhrte, und das Laufband auf eine eigene Weise kreuzte, so bewegte sich die horizontale Welle und die Trommel in Folge der vereinten Kraft dieser beiden entgegengesezten Bewegungen nach einer einzigen Richtung. Da die Bewegung dieses Rades bei der Zunahme seiner Belastung abnehmen mußte, so wurde deren Kraft durch eine staͤrkere Gegenwirkung oder Reaction auf die Muͤhle und durch eine staͤrkere Einwirkung auf das Rad erhoͤht.“