XVII. Das Centrifugalgebläse in seiner Anwendung beim Betriebe von Eisen-Hohöfen; von Friedrich Marquardt. Mit Abbildungen auf Tab. II. Marquardt, über das Centrifugalgebläse in seiner Anwendung beim Betriebe von Eisen-Hohöfen. Bei dem Eisen-Hohofen der Nerahütte in Szaska im Banat versuchte man das Centrifugalgebläse in Anwendung zu bringen. Den Erfolg dieser Versuche darzustellen, und die Construction der angewendeten Apparate zu beschreiben, ist der Zweck dieses Aufsatzes. Der in Rede stehende Hohofen hat 6 2/3 Wiener Fuß im Kohlensack, und eine Höhe von 32 W. Fuß vom Bodenstein bis zur Gicht; das Gestell hat am Boden einen Durchmesser von 18 Zoll, an der Rast 28 Zoll; die Höhe der Formen ober dem Bodensteine beträgt 18 Zoll, die des Obergestelles 4 Fuß, somit also die ganze Gestellhöhe 5 Fuß 6 Zoll Wiener Maaß. Die Erze welche zur Verschmelzung gelangen, sind dichte Magneteisensteine von 70 Proc. Roheisengehalt, Roth- und Brauneisensteine von durchschnittlich 55 Proc., mulmige Eisenocher und Gelbeisensteine von durchschnittlich 30 Proc. und endlich Ankerit von 22 Procent. – Einige von diesen Erzen sind außerordentlich leichtflüssig, aber schwer reducirbar, und unter ihnen sind die Magneteisensteine so dicht und fest, daß sie zum vollständigen Aufschließen selbst mehrmaliger Röstung widerstehen. Das verwendete Brennmaterial besteht aus harten Buchenkohlen, von denen der österr. Kubikfuß durchschnittlich 12 österr. Pfund wiegt; auch wurden zuweilen und mit gutem Erfolge rohe Steinkohlen zu einem Drittheile zugesetzt, und zwar 13 Pfd. Steinkohle als Aequivalent für 1 Kubikfuß Holzkohle. Die zur Anwendung gebrachten Ventilatoren (einer zum jeweiligen Gebrauche, der zweite zur Reserve) haben einen Durchmesser von 20 Zoll; die Flügellänge beträgt 6 1/2 Zoll, die Flügelbreite bei dem einen Ventilator 3 1/2 Zoll, bei dem andern 4 1/2 Zoll. Die Lufteinströmungsöffnungen haben einen Durchmesser von 9 Zoll und sind gegen die Hülle des Gehäuses etwas excentrisch gesetzt. Die Achse ist aus Gußstahl hergestellt und hat in der Mitte einen Durchmesser von 3 Zoll, an den Lagerzapfen von 13 Linien. Letztere sind glashart und fein polirt. Die Lager bestehen aus einem Stück, und sind in den Lagerständern mit großer Sorgfalt und Genauigkeit gebohrt; das Metall derselben ist aus 84 Kupfer und 16 Zinn legirt. Die gute und richtige Einlagerung der Zapfen ist höchst wesentlich, und es hängt von ihr hauptsächlich die Dauerhaftigkeit des ganzen Gebläses und der Erfolg desselben ab. Aus Figur 10 und 11 ergibt sich a als unterer Lagerständer, b als Lagerdeckel mit der daran gegossenen Oelbüchse b' und c als Metall-Lagereinsatz. Die Zapfen liegen in letzterem nur an beiden Enden auf, da sich in der Mitte eine Metallaussparung zur Aufnahme des Oeles befindet, so daß der Zapfen gewissermaßen im Oele schwimmt. Damit nun letzteres nicht fortwährend abfließen könne, dienen die Lederkappen x, welche durch die Platten y an die Lagereinsätze c geschraubt sind, und den Zapfen leicht aber doch dicht umschließen. Dieser einfache sehr dauerhafte Verschluß gestattet es, daß ohne zu großen Aufwand an Oel die Zapfen stets im Oele liegen, sich nie reiben und nie warm laufen. Es ergibt sich ferner aus Fig. 11, daß die Zapfen nicht mit Ansätzen in den Lagern liegen, sondern durchaus glatt und cylindrisch sind. Dahingegen haben sie kugelsegmentförmig gewölbte Enden, und laufen mit diesen zwischen zwei ebenfalls kugelförmig gerundeten Stahlschrauben zur Verhinderung einer Seitenbewegung in der Richtung der Zapfenachse. Wenn diese Stellschrauben genau centrisch gestellt und mit sehr geringem, kaum merklichem Zwischenraume an die Zapfen gerichtet sind, wenn die Zapfenachse identisch ist mit der Bohrungsachse der Lagereinsätze, so darf man sicher seyn, daß an diesem Theile des Gebläses viele Monate lang nicht die geringste Nachbesserung erforderlich ist, und daß die Zapfen sich nie warm laufen, wie schnell der Ventilator immer auch getrieben werden möge. Ein sehr wichtiger Theil des Centrifugalgebläses ist ohne Zweifel sein Flügelsystem. Die Flügel sollen die einströmende Luft allmählich ergreifen, in beschleunigte Bewegung setzen und sie endlich mit der Peripheriegeschwindigkeit der Flügel entlassen. Die Flügel sollen deßhalb schon an der Achse oder dem Achsengehäuse beginnen, regelmäßig vom Achsengehäusdurchmesser an gekrümmt, sehr fest und solid hergestellt seyn, damit sie nicht vibriren oder gar zertrümmert werden, und endlich sollen sie in ihrem Gewichte so ausgeglichen seyn, daß wenn man das auf der Achse befestigte Flügelsystem mit den Zapfen auf horizontalgestellten scharfen Stahlschneiden dreht, nirgend ein Uebergewicht zu erkennen ist, und das Ganze in jeder Stellung ruhig liegen bleibt. Die geringste Ueberschwere würde bei der großen Geschwindigkeit, mit welcher die Flügel gedreht werden, auf die ganze Vorrichtung erschütternd wirken, und die Lagerung in kurzer Zeit zerstören. Bei der hier zu beschreibenden Vorrichtung ist das Flügelgehäuse b, Fig. 12, mit den vier Flügeln c aus gutem zähem Kanonen-Metall gegossen. Die Flügel sind auf der Achse a an den Rändern und der Peripherie abgedreht, und die Flächen derselben winkelrecht gegen die Bewegungsrichtung adjustirt. Die Flügel haben am Gehäuse eine Dicke von 6 Linien, an der Peripherie von 3 Linien, und sind durch 6 Linien dicke Rippen d in ihrer Mitte unterstützt. Die gewählte Krümmung zeigt die Figur. Bei den anfänglichen Versuchen waren die Flügel viel schwächer construirt, und es zeigte sich bald, daß die gewählten Dimensionen zu schwach waren. Mehrere Flügel wurden nacheinander im wahren Sinne des Wortes durch Centrifugalbestreben abgerissen und weit in die Windleitungsröhren hineingeschleudert. Auch wurden eine Menge verschiedener Formen der Flügel gewählt, geradlinige radiale; geradlinige nicht radiale und zwar mit der Ablenkung in der Richtung der Bewegung und gegen die Richtung derselben; durch eine Scheibe in der Mitte geschiedene u.s.f. Unter allen aber wurde die hier gezeichnete als die vortheilhafteste befunden, und während das dadurch verursachte Geräusch so gering ist, daß man es kaum außerhalb der Hütte hört, machten einige andere der gewählten Flügelsysteme ein so entsetzliches markdurchbringendes Geheul, daß man dasselbe im Nerathale und auf hohen Gebirgen selbst bei Tage meilenweit hörte. Wenn ich nun noch hinzufüge, daß der ganze Ventilator auf einer schweren eisernen Platte fundirt und in einer Blechschale aufgestellt ist, in welcher sich das abfließende Oel sammeln kann, und daß alles dieses auf stark eingemauerten Balkenfundamenten ruht, so glaube ich die Construction desselben genügend verdeutlicht zu haben. Das hier in Rede stehende Centrifugalgebläse wird durch eine Fontaine'sche Turbine, welche bei einem reinen Gefälle von 7 1/2 Fuß arbeitet, in Bewegung gesetzt. Eine Turbine mußte bei diesem geringen Gefälle deßhalb gewählt werden, weil das Aufschlagwasser unmittelbar vor der Turbine einem Wildbache, der „Nera“, entnommen, und derselben auch gleich wieder zugeführt wird; weil oft Unterwasser und Oberwasser Klafter hoch steigen, und zu solchen Zeiten jeder andere hydraulische Motor unfähig seyn würde zu fungiren. Die Turbine macht 60 Rotationen per Minute für die Maximal-Wirkung und übersetzt dieselben durch zwei Rad- und zwei Riemen-Vorgelege 50fach auf den Ventilator. Der letztere macht in diesem Falle 3000 Umdrehungen und seine Flügel haben dabei eine Peripherie-Geschwindigkeit von 250 Fuß per Secunde. Die durch ein empfindliches Wasser-Manometer beobachtete Druckhöhe in den Windleitungsröhren ist die Function jener Geschwindigkeit, und stimmt mit dem Calcul ganz genau überein. Mit diesen Apparaten und Einrichtungen sind nun von mir eine große Menge vergleichender genauer Versuche und Beobachtungen angestellt worden, deren Ergebnisse ich hier mittheilen will. Zuerst, insoferne sie sich auf die effectiven Verhältnisse des Ventilators allein beziehen, und dann in ihrer Anwendung auf den Eisenhohofen-Betrieb. Diese Resultate sind in folgenden Sätzen ausgesprochen: 1. Die Ausströmungsfläche (Düsenfläche) darf höchstens die Hälfte der Fläche eines Flügels betragen. 2. In diesem Falle strömt die Luft nahebei mit der Peripheriegeschwindigkeit der Flügel aus den Düsen, und die am Manometer abgelesene Druckhöhe ist die Function dieser Geschwindigkeit. 3. Wird diese Maximal-Ausströmungsfläche vermindert, so wird auch die erforderliche Betriebskraft für den Fall geringer, als die frühere Geschwindigkeit beibehalten werden soll. Bei gleichgebliebener Triebkraft vermehrt sich sofort die Geschwindigkeit der Flügel, und es ist dann ebenfalls die am Manometer sich zeigende Druckhöhe die Function der entsprechenden größeren Geschwindigkeit. Wird die Ausströmungsöffnung zu Null, so bleibt der Betriebskraft nur die Ueberwindung der Maschinen-Reibung und der Reibung der zwischen den Flügeln im Gehäuse herumgetriebenen Luftsäule. 4. Wird die Düsenöffnung größer als die erwähnte maximale, so nimmt die Ausströmungsgeschwindigkeit der Luft, verglichen zu jener der Flügelperipherie, im Verhältniß der Fläche ab. Hieraus folgt also: „Daß ein Centrifugalgebläse seine größte Leistung mit der geringsten Betriebskraft dann effectuirt, wenn zwischen der Düsenfläche und der Fläche eines Flügels das Verhältniß von 0,9 : 2 stattfindet;“ ferner: „daß das Maximum der Luft, welches ein Ventilator von gewissen Dimensionen ausblasen kann, nahebei sich aus dem Producte einer Flügelflächenhälfte mit der Flügel-Peripheriegeschwindigkeit calculirt;“ eben so: „daß der eigentliche mechanische Nutzeffect des Ventilators als Gebläse nur aus dem Vergleiche seiner Maximal-Leistung mit der dazu nöthigen Betriebskraft zu berechnen ist, und daß dieser Nuzeffect aus den Versuchen auf 92 Proc. sicher gestellt wurde;“ endlich: „daß, bei einer gewissen bestimmten Luftquantität, welche durch einen Ventilator ausgeblasen werden soll, die Flügelfläche in einem bestimmten Verhältnisse kleiner construirt werden muß, als die Geschwindigkeit, mit welcher diese Luft ausgeblasen werden soll, größer wird.“ Wenn ich nun diesen Maaßstab an die Construction bestehender Ventilatoren lege, so finde ich, daß fast alle solche Gebläse, die ich bis jetzt gesehen habe, viel zu große Dimensionen hatten, daß sie für höhere Luftpressungen viel zu schwach gebaut waren, und endlich daß sie, auf das Maximum ihrer Leistungsfähigkeit getrieben, eine die Stärkeproportionen ihrer Theile weit übersteigende Betriebskraft bedürfen würden. Ventilatoren, wie man sie bei Kupolöfengießereien, in mechanischen Werkstätten u. dgl. findet, haben gewöhnlich Flügelflächen von 96 bis 100 Quadratzoll; solche Ventilatoren würden bei einer Peripheriegeschwindigkeit der Flügel von 250 Fuß per Secunde das ungeheure Luftquantum von 4600 Kubikfuß per Minute auszublasen im Stande seyn, d.h. genügend, um drei große Holzkohlenhohöfen oder fünf Kupolöfen mit der nöthigen Luft zu versehen. Die Erfahrung hat nun bei der durch 15 Monate fortgesetzten Anwendung von Ventilatoren die Thatsache constatirt, daß vermittelst derselben jede für Holzkohlenhohöfen erforderliche Luftpressung erreicht werden kann. Ohne zerstörend oder schnell abnutzend auf den Mechanismus des Ventilators zu wirken, wurde er monatelang mit der rapiden Schnelligkeit von 4000 Umdrehungen per Minute, d.h. mit einer Flügelperipheriegeschwindigkeit von 330 W. Fuß per Secunde betrieben, und während dabei weder die Zapfen sich warm arbeiteten, noch irgend eine merkbare Abnutzung zeigten, waren es die auf der Ventilator-Rolle arbeitenden Riemen allein, welche einer so großen Schnelligkeit auf die Dauer nicht widerstehen konnten. Alle dießfallsigen Gegenmittel blieben erfolglos, und selbst die aus den besten amerikanischen Häuten mit der größten Sorgfalt hergestellten Riemen wurden bald mangelhaft, und zeigten sich in ihrer Faser zerstört und wie aufgelöst. Versuche, welche zur Ermittelung der Ursachen dieser Erscheinung angestellt wurden, ergaben zweifellos, daß ein Gleiten des Riemens auf der Rolle nicht stattfinde, daß sonach auch eine Erhitzung des Leders nicht erfolgen könne. Vielmehr scheint die rasche Abnutzung gerade desjenigen Riemens, welcher sich um die verhältnißmäßig kleine Riemenscheibe der Ventilatorachse schlingt, darauf hinzudeuten, daß das fortwährende Biegen der Riemenfasern um eine Rolle von so kleinem Durchmesser allein die Fasern des Leders gewissermaßen abbreche und ihren inneren Zusammenhang auflöse. Die dadurch nothwendig werdenden fortwährenden Riemenreparaturen sind nun aber auch die einzigen, wenn gleich sehr unangenehmen Störungen, welche dem continuirlichen Betriebe von Centrifugalgebläsen mit großer Geschwindigkeit entgegentreten. Der Hohofen der Nerahütte, bei welchem die obenerwähnten Ventilatoren verwendet wurden, bedarf etwa 1000 Kubikfuß Luft per Minute. Unzweifelhafte Erfahrungen haben uns gezeigt, daß der Schmelzungs- und Reductionsproceß, sowie die Erzeugung von gutem grauem Gießerei-Roheisen bei geringen Luftpressungen eben so rasch und vortheilhaft erfolge als bei höheren, sobald nur die nöthige Quantität in den Ofen geführt wird. Wir haben mit 4 Linien Quecksilberhöhe eben so gut und mit gleichem Kohlenaufwand gearbeitet als mit 24 Linien, und in einem Falle wie in dem andern gute Producte unter gleichen sonstigen Verhältnissen erzielt. Das erblasene Eisen war in beiden Fällen gleich hitzig, gleich grau, gleich zähe, und der Kohlenaufwand dafür ganz derselbe. Demungeachtet zeigen sich die Hüttenbeamten dem Centrifugalgebläse durchaus nicht günstig, und suchen alle sonstigen Fehler der Manipulation, alle zufälligen Ereignisse, welche auf den Betrieb störend wirken, wenn nur immer möglich dem Gebläse zur Last zu legen. Ich habe oft das hartnäckige Vorurtheil bemerkt, welches sonst erfahrene Hüttenleute gegen den Ventilator äußern, und welches meistentheils nur in einer Unkenntniß der dynamischen Verhältnisse desselben seinen Grund hat. Ich habe Behauptungen gehört, daß durch Ventilatoren überhaupt gar keine Luftpressung in den Windleitungsröhren erzeugt werden könne, da die gepreßte Luft sonst natürlich aus dem offenen Gehäuse zurückströmen müßte. Demungeachtet aber habe ich die Ueberzeugung, daß kein anderes Gebläse, weder in Beziehung auf den zu seinem Betriebe nöthigen Kraftaufwand, noch auf seinen Effect das Centrifugalgebläse übertreffe, und daß, sobald es gelingt an die Stelle des letzten Treibriemens einen andern dauerhaften Mechanismus zu setzen, das Centrifugalgebläse das einfachste und beste Gebläse für Holzkohlenhohöfen ist, welches sich hauptsächlich empfiehlt durch: Wohlfeilheit im Anschaffungspreise, geringe Erhaltungskosten, großen Nutzeffect und die Erzielung eines Luftstromes von unübertrefflicher und vollkommener Gleichförmigkeit.