LXXVII. Ueber einige Verbesserungen an den Tretraͤdern. Von Hrn. Timothy Bramah. Aus den Transactions of the Society of Arts im Mechanics' Magazine, No. 547. S. 290. Mit Abbildungen auf Tab. VI. Ueber einige Verbesserungen an den Tretraͤdern. Da die Anwendung von Menschenkraͤften zur Erzielung einer mechanischen Wirkung zu jeder Zeit ein Gegenstand von großer Wichtigkeit war, so duͤrfte vielleicht eine neue kurze Notiz uͤber das Tretrad manchen nicht unwillkommen seyn. Die Documente, welche ich hier mittheilen will, enthalten eine genaue und authentische Angabe der mechanischen Wirkung, die man nach Versuchen, welche im Jahre 1824 in dem Schlosse zu Norwich mit einer sehr gut eingerichteten Mahlmuͤhle angestellt wurden, durch verschiedene gegebene Kraͤfte erhielt; sie enthalten ferner auch eine Beschreibung eines Mechanismus, der im Jahre 1827 von Joseph Bramah und dessen Soͤhnen in dem Grafschaftsgefaͤngnisse zu Huntingdon angebracht wurde, um die Gleichfoͤrmigkeit der Bewegung der Tretraͤder zu bewirken. Aus dem Documente, welches sich auf die Wirkung bezieht, die man mit einer gegebenen Menge menschlicher Arbeit in der Mahlmuͤhle zu Norwich erzielte, wird man ersehen, daß diese Wirkung das Verhaͤltniß, welches man der Theorie nach zwischen der menschlichen Kraft und der sogenannten Pferdekraft aufstellte, bedeutend uͤbertrifft. Man erreichte dieses guͤnstige Verhaͤltniß nicht durch eine neue Methode die menschliche Kraft zu mechanischen Zweken anzuwenden; und wir lassen dem Andenken des sel. David Hardie nur Gerechtigkeit wiederfahren, wenn wir bemerken, daß er der erste war, der das aͤußere Tretrad einfuͤhrte, und der die Vortheile desselben auf eine hoͤchst einfache und wirksame Weise durch dessen Anwendung bei dem Baue einiger Krahne, die er im Jahre 1806 fuͤr die ostindische Compagnie errichtete, erwies. Ich muß bemerken, daß an der Muͤhle zu Huntingdon die Arbeit der Gefangenen nur zum Pumpen des Wassers fuͤr das Gefaͤngniß verwendet werden konnte. Da auf diese Weise unter den bestehenden Localverhaͤltnissen aber nicht ein Mal ein einziger Mensch bestaͤndige Beschaͤftigung erhalten konnte, so mußte ein groͤßerer und ununterbrochener Widerstand, welcher bei allem Wechsel in der Zahl gleichmaͤßig auf jeden einzelnen Gefangenen vertheilt war, ausgedacht werden. Man erreichte dieß in einigen Faͤllen bereits durch das bekannte Venetianische Flugrad, gegen welches ich jedoch, abgesehen von dem großen Durchmesser und seinem unangenehmen Einflusse auf das Aeußere des Gebaͤudes einige Einwendungen zu machen habe. Ich erreichte in dem fraglichen Falle den vorgestekten Zwek durch einen Luftregulator, den ich der Verwaltungsbehoͤrde zum Behufe des Ventilirens des Gefaͤngnisses vorschlug, und der gewiß auch in dieser Hinsicht vollkommen entsprochen haben wuͤrde, wenn man an den einzelnen Faͤchern des Regulators Klappen angebracht haͤtte. Ueber die Tretmuͤhle zu Norwich. Folgende Versuche wurden in dem Grafschaftsgefaͤngnisse zu Norwich, in welchem sich zwei fuͤr die Mahlmuͤhle bestimmte Tretraͤder von 20 Fuß 6 Zoll Laͤnge, 4 Fuß 7 Zoll im Durchmesser und 24 Stufen befinden, und auf denen die Gefangenen in jeder Minute 50 Tritte machen, angestellt. Textabbildung Bd. 52, S. 422 Männer; Um die Maschine ohne Muͤhlsteine mit einer bestimmten Geschwindigkeit in Bewegung zu sezen brauchte man; Brachte man ein Paar Muͤhlsteine, welche als ein Flugrad, d.h. ohne zu mahlen, arbeiteten, an, so brauchte man; Mit zwei Paar Muͤhlsteinen brauchte man; Wenn mit einem Paar Muͤhlsteinen gearbeitet und ein Bushel Mehl in der Stunde erzeugt wurde, waren noͤthig; Ein Paar Muͤhlsteine erzeugte 2 Bushels in der Stunde mit; Ein Paar Muͤhlsteine gab 4 Bushel in einer Stunde und 10 Minuten mit Hiebei regulirte ein Muͤller die Steine, wie es zur Erzielung von gutem Mehle noͤthig war, Waͤhrend der Muͤhlenbauer fuͤr die Gleichfoͤrmigkeit der Bewegung der Tretraͤder sorgte. Die verschiedenen Gradationen in der Zahl der Menschenkraͤfte wurden angewendet, um zu sehen, bei welcher Anzahl von Gefangenen die Maschine benuzt werden kann. Um nun das Maximum der mechanischen Wirkung der Muͤhle beim Mahlen zu bestimmen, muß man das Resultat der vollen Menschenzahl, welche 24 betraͤgt, als Basis nehmen. Nach Boulton und Watt mahlen 33,000 Pfd., welche in der Minute um einen Fuß fallen, oder eine Pferdekraft, in einer Stunde einen Bushel Weizen. Nach den oben angegebenen Versuchen mahlen aber 24 Maͤnner in 1,166 Stunden 4 Bushels. und 24/1,166 = 3,43 Bushels per Stunde; und da 24/3,43 = 7, so sind 7 Maͤnner hinreichend, um stuͤndlich einen Bushel zu mahlen. Nimmt man das Moment, welches jeder Mann erreicht, zu 4500 an, so erhaͤlt man als die Kraft, die stuͤndlich fuͤr einen Bushel noͤthig ist, 4500 × 7 = 31,500 Pfd., welche in einer Minute einen Fuß hoch fallen. Der Unterschied, der sich hienach zu Gunsten der Tretmuͤhle ergibt, und welcher 33,000 – 31,500 = 1500 Pfd. betraͤgt, kann dem einfachen Baue der Maschine in Hinsicht auf die Mittheilung der angewendeten Kraft, so wie auch dem Umstaͤnde zugeschrieben werden, daß hier die ganze Kraft in Wirksamkeit kommt, Waͤhrend an der Dampfmaschine sowohl, als an der Wassermuͤhle einiger Verlust unvermeidlich ist. Von der Tretmuͤhle zu Huntingdon. Fig. 61 ist ein Laͤngendurchschnitt des zur Muͤhle eingerichteten Gebaͤudes. Man sieht hier einen der vier Tretraͤder A, dergleichen an jeder Seite, an einer und derselben Welle BB einer angebracht ist, sammt den damit in Verbindung stehenden Mechanismen. Fig. 62 ist ein Grundriß, der uͤber dem Boden genommen ist. Fig. 63 ist ein Querdurchschnitt durch das Maschinenhaus, der zugleich auch einen Seitenaufriß des Luftregulators gibt. A, A sind zwei der vier Tretraͤder. Jedes derselben ist 12 Fuß lang und faßt 7 Mann, so daß mithin alle 4 Raͤder zusammengenommen die Kraft von 28 Mann geben. B ist eine achtekige Welle, welche der Laͤnge nach durch die Muͤhle laͤuft, und in abgedrehten Zapfenlagern ruht. Die Maschinerie, zu deren Betrieb die Kraft der Tretraͤder Verwender wird, befindet sich in der mittleren Abtheilung des Gebaͤudes, und besteht aus einer Maschine mit drei Pumpenstiefeln C und aus einem zusammengesezten Luftregulator. Lezterer besteht aus drei Schmiedeblasbaͤlgen DDD ohne Klappen, welche die Luft durch dieselben Muͤndungen einsaugen und ausstoßen. Jede dieser Maschinen wird durch einen dreifachen Winkelhebel E und F, der durch die Welle B in Bewegung gesezt wird, und deren Geschwindigkeit durch die gewoͤhnlichen Raͤder und Getriebe erzielt wird, betrieben. Man kann die ganze Kraft auf den Luftregulator D einwirken lassen, wenn man die Wasserhebmaschine, die mit einer Aushebklauenbuͤchse G ausgestattet ist, ledig macht, sobald sie nicht laͤnger mehr zu arbeiten braucht. Am Ende der Welle ist ein Geometer angebracht, der die Umdrehungen der Tretraͤder registrirt. H ist ein an der Welle B aufgezogenes Rad von 93 Zahnen, welches in ein Getrieb I von 24 Zaͤhnen eingreift. Dieses leztere ist an dem Ende des Winkelhebels angebracht und dreht sich frei zwischen zwei Halsringen, bis die verschiebbare Klauenbuͤchse G an das Getriebe geschlossen wird, was durch die gewoͤhnliche Bewegung des Hebels G bewirkt wird. J, J, J sind Verbindungsstangen mit ihren Fuͤhrern, wodurch die Kolbenstangen mit dem Winkelhebel E in Verbindung stehen. C ist die Wasserhebmaschine, welche aus 3 vierzoͤlligen Stiefeln mit Kolben, die einen Hub von 10 Zollen haben, besteht. Das Saugrohr K leitet das Wasser aus einem 600 Fuß weit entfernten Brunnen herbei. L ist die Haupt- oder Entleerungsroͤhre, die das Wasser in den Hauptwasserbehaͤlter des Gefaͤngnisses entleert. M ist ein Rad mit 85 Zahnen, welches sich an der Welle B befindet, und in den 28zaͤhnigen, an der Welle O aufgezogenen Triebstok N eingreift. P ist ein Rad mit 93 Zaͤhnen, welches gleichfalls an dieser Welle O angebracht ist, und in ein 24zaͤhniges, am Ende des Winkelhebels F aufgezogenes Getrieb eingreift. RRR sind die drei Verbindungsstangen, die von dem Winkelhebel F an die Blasbaͤlge D, D, D fuͤhren. 8 ist ein Gestell, in welchem die Mundstuͤke der drei Blasbaͤlge mit einander vereinigt sind, und in welchem sich zu diesem Behufs drei vierekige Loͤcher befinden. Vorne in diesem Gestelle oder Rahmen befindet sich eine Schieberplatte mit entsprechenden Oeffnungen, so daß die einzelnen Muͤndungen, je nachdem es noͤthig ist, in allen Gradationen groͤßer oder kleiner gemacht werden koͤnnen. T ist ein Hebel, der sich an einer Welle bewegt, und welcher an dem einen Ende mit dem Schieber, an dem anderen hingegen mit einem Hebel V, der durch die Verbindungsstange UU an dem Steuerer (governor) befestigt ist, in Verbindung steht. Die relative Stellung der beiden Hebel wird durch einen Drehung und durch die Stellschrauben W bestimmt, und zu diesem Behufe ist auch das Ende der Stange U ausgeschraubt. X ist der Steuerer; er erhaͤlt seine Bewegung von dem Winkelhebel F durch zwei Winkelraͤder mitgetheilt, von denen jenes an dem Winkelhebel 18, jenes an der Spindel des Steuerers hingegen 14 Zaͤhne hat. Die beiden Winkelhebel, der Steuerer und die dazu gehoͤrigen Theile werden von zwei gußeisernen, in die Waͤnde des Mittelgebaͤudes eingelassenen Bindebalken, in denen sich fuͤr die verschiedenen Zapfenlager 5 Querbalken befinden, getragen. Z ist ein Luftcanal. Von den Tretraͤdern hat jedes 4 Fuß 9 Zoll im Durchmesser auf 12 Fuß Laͤnge; ihr Umfang ist in 24 Stufen eingetheilt, und ihre mittlere Geschwindigkeit betraͤgt 30 Fuß oder beinahe 2 Umdrehungen in der Minute. Nimmt man nun das Gewicht eines Mannes im Durchschnitte zu 150 Pfd. an, so wird das Moment seiner Kraft folglich 150 × 30 = 4500 Pfd. per Minute, auf einen Fuß hoch gehoben, betragen. Die Geschwindigkeit der Raͤder wechselt unter allen Graden von Kraft, die man auf dieselben wirken laͤßt, um 1/10 der mittleren Geschwindigkeit. Der Winkelhebel oder die Kurbel der Wasserhebmaschine macht 5,25 Umdrehungen in der Minute, und mit dieser Geschwindigkeit betraͤgt die Quantitaͤt Wasser, welche in einen Wasserbehaͤlter, der sich 50 Fuß uͤber der Wasserflaͤche im Brunnen befindet, gehoben wird, 68,4 Kubikfuß in der Stunde oder 1,14 Fuß in der Minute. Die Kraft, welche zur Erreichung dieser Wirkung erforderlich ist, betraͤgt also (62 – 5 × 1,14 × 45)/4,500 = 0,714 der Kraft eines Mannes, welche auf das Rad wirkt, oder sie laͤßt sich mit Einschluß der Reibung auf die Kraft eines Mannes schaͤzen. Die Oberflaͤche des Geblaͤsebrettes hat einen Flaͤchenraum von 4,58 Fuß. Die Zahl der Umdrehungen, die der Winkelhebel bei der gegebenen Geschwindigkeit der Tretraͤder macht, wird sich = 23,5 finden, so daß sich also als mittlere Geschwindigkeit des Blasbalgbrettes 58,75 Fuß in der Minute oder 58,75/60 = 0,979 Fuß in der Secunde ergeben. Um den Flaͤchenraum der Muͤndung der Geblaͤse, welcher auf einen Mann kommt, zu bestimmen, ergibt sich, indem sich der Druk auf das Geblaͤsbrett, im Vergleiche mit der Triebkraft umgekehrt wie deren Geschwindigkeiten verhaͤlt, die Gleichung: 58,75 Fuß : 30 Fuß = 150 Pfd. : 76,6 Pfd. 76,6/4,58 = 16,7 Pfd., welche den Druk auf den Quadratfuß ausmachen, Waͤhrend die Hoͤhe, welche diesem Druke entspricht, 222,66 Fuß betraͤgt. Mithin betraͤgt die Geschwindigkeit wegen der Verengerung der Muͤndung 5 √222,66 = 74,65 per Secunde und die Quantitaͤt der ausgetriebenen Luft 4,58 Fuß × 0,979 = 4,4846 Kubikfuß in der Secunde. Folglich ergeben sich (144 × 4,4846)/(3 × 74,65) = 2,88 Zoll als Flaͤchenraum der Muͤndung, und √2,88 = 1,7 Zoll fuͤr die ganze Bewegung des Schiebers, indem die Oeffnung vierekig ist. Da der Winkelhebel des Regulators 23,5 Umdrehungen macht, so macht die Welle des Steuerers 23,5 × 18/14 = 30,215 Umdrehungen in der Minute. Da ferner der Wechsel in der Geschwindigkeit der Tretraͤder 1/10 betraͤgt, so wird das Maximum der Geschwindigkeit des Steuerers 31,72, das Minimum hingegen 28,72 Umdrehungen in der Minute betragen. Die Hoͤhe der Kugeln ergeben sich aus den bekannten Gesezen fuͤr die Pendel, wie folgt: (30² × 39,14)/28,72² = 42,76 Zoll, als Laͤnge fuͤr das Minimum der Geschwindigkeit, und (30² × 39,14)/31,72² = 35,01 Zoll, als Laͤnge fuͤr das Maximum derselben. Der Totalunterschied in der Laͤnge der Pendel betraͤgt mithin 42,7 – 35,01 = 7,75 Zoll; und da die Seiten der vierekigen Muͤndungen des Regulators 1,7 Zoll haben, so muͤssen sich die Hebel folglich wie 4,56 zu 1 verhalten, um den erforderlichen Widerstand zu erzielen.