XCIII. Mittel zur ökonomischen Benutzung des Nutzeffekts der Triebkräfte; von Hrn. Banner. Aus dem Civil Engineer and Architect's Journal, Juli 1854, S. 267. Mit Abbildungen auf Tab. VI. Banner, über Mittel zur ökonomischen Benutzung des Nutzeffects der Triebkräfte. Die ökonomische Benutzung der Kraft, oder des durch die Triebkräfte hervorgebrachten Nutzeffects, ist ein Gegenstand, welcher die Aufmerksamkeit der Praktiker in hohem Grade auf sich gezogen hat. Während viele Ingenieure darauf ausgiengen, neue Mittel zur Krafterzeugung aufzufinden, welche die gebräuchlichen Thier-, Wasser- und Dampfkräfte übertreffen sollten, haben Babbage, Rennie, Stephenson und andere ausgezeichnete Mechaniker die sparsamere Benutzung der vorhandenen Kräfte zum Gegenstand ihrer Untersuchungen gewählt. Daß jetzt in den meisten Fällen, wo Dampf- und Wasserkraft anstatt thierischer benutzt wird, viel Kraft verloren geht, das wissen alle diejenigen, welche praktisch mit den Details des Maschinenbaues bekannt sind und mit den Formeln wornach die verlangte Kraft berechnet wird. Es ist ein von den Maschinenfabrikanten allgemein angenommener Grundsatz „sicher zu gehen“, so zwar, daß jetzt in der Mechanik eine „Pferdekraft“ eine weit größere Kraft reprasentirt, als der Dynamometer, wenn man ihn bei dem Thiere selbst anwendet, anzeigt. Eine Dampf-Pferdekraft ist = 33,000 Pfd. avoir dupois, in der Minute 1 Fuß hoch gehoben; aber eine thierische Pferdekraft ist nur = 22,000 Pfd. in derselben Zeit auf dieselbe Höhe gehoben. Ursprünglich wurde also eine Dampfpferdekraft von den Maschinenbauern, um sich vollkommen sicher zu stellen, gleich der Leistung eines Pferdes und der halben Leistung eines zweiten angenommen, so daß eine Maschine von 60 Pferdekräften auf die Leistung von 90 Pferdekräften berechnet wurde. Wir wollen damit nicht gesagt haben, daß alle Praktiker in dieser Weise rechnen; als aber Watt die Dampfpferdekraft zu 33,000 Pfd. bestimmte, geschah es, weil bis zu seiner Zeit zwischen den praktischen Resultaten und den theoretischen Berechnungen, welche sich auf seine Versuche gründeten, ein Unterschied (Verlust) von 45 bis 50 Proc. stattfand. Diese 50 Proc. Verlust sind aber noch nicht Alles, was der praktische Ingenieur zu berücksichtigen hat, wenn er die Kraft eines zu einem besondern Zweck von ihm zu liefernden Motors berechnet; es muß auch die Reibung und die Trägheit der Massen überwunden weichen, wofür wieder ein Theil der Kraft des Motors beansprucht wird, also verloren geht. Die Mittel wodurch Kraft erspart werden kann, so daß man die höchsten möglichen Leistungen von einer Triebmaschine erlangt, wurden von den Praktikern nicht so berücksichtigt als sie es verdienen; wenige Maschinenbauer haben mehr gethan, als die Aufmerksamkeit Anderer auf gewisse Thatsachen gelenkt, welche man täglich beobachten kann. Hr. Babbage sagt in dem Capitel über das Sammeln (Aufspeichern) der Kraft in seiner „Oekonomie des Maschinenwesens“: „Wenn die gewünschte Leistung mehr Kraft erheischt, als in der zu ihrer Bewerkstelligung gegebenen Zeit erzeugt werden kann, so muß man zu irgend einem mechanischen Mittel greifen, wodurch ein Theil der Kraft, welche vor Beginn der Operationen ausgeübt worden ist, conservirt und verdichtet werden kann; dieß wird am häufigsten mittelst des Schwungrades bewirkt, welches einen sehr schweren Kranz hat, so daß der größte Theil seines Gewichts an der Peripherie liegt; einige Zeit lang muß eine große Kraft angewendet werden, um dasselbe in schnelle Bewegung zu sehen, nachdem diese aber eingetreten ist, sind die Wirkungen sehr kräftig. In manchen Eisenhütten, wo die Dampfmaschine zu schwach ist, um die Walzen umzutreiben, pflegt man die Dampfmaschine schon kurze Zeit vorher in Betrieb zu setzen, ehe das schweißwarme Eisen von dem Ofen zwischen die Kaliber gelangt, so daß das Schwungrad eine sehr große Geschwindigkeit erhält, ehe die eigentliche Leistung der Walzen beginnt. Sobald man die weiche Eisenmasse in das erste Kaliber bringt, erhält die Maschine einen merklichen Stoß, und die Geschwindigkeit vermindert sich bei dem nächsten und jedem folgenden Durchgange, bis der Eisenstab eine solche Stärke erlangt hat, daß die gewöhnliche Kraft der Maschine zum Walzen hinreicht.“ Hier haben wir ein Beispiel von einer durch gesteigerte Geschwindigkeit vergrößerten Nutzkraft, und dieses Mittel das Moment zu vergrößern, wird sehr häufig angewendet; da bei demselben aber eine bedeutende Abnutzung nicht zu vermeiden ist, so kann es nur in solchen Fällen angewendet werden, wo eine große Geschwindigkeit zulässig ist. Wenn wir jedoch, anstatt das Moment durch eine gesteigerte Geschwindigkeit zu vergrößern, dasselbe Resultat durch ein schwereres Gewicht hervorbringen, so erlangen wir außerdem den Vortheil, mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit, die durch einen Regulator beherrscht wird, zu arbeiten. Es ist wohl kaum nöthig zu bemerken, daß das „Moment“, welches die Kraft des in Bewegung stehenden Körpers repräsentirt, durch Multiplication des Gewichts oder der Schwere mit der Geschwindigkeit bestimmt wird, und daß durch Vergrößerung des einen oder des andern (des Gewichts oder der Geschwindigkeit), das Resultat der Berechnung, unter gänzlich verschiedenen Verhältnissen von Gewicht und Geschwindigkeit, genau gleich gemacht werden kann. Hr. Babbage gibt uns ein Beispiel, wie durch gesteigerte Geschwindigkeit eine größere Kraft erlangt werden kann; man würde aber wirksamere Mittel zur Kraftersparung erlangen, wenn Einrichtungen getroffen würden, um das Moment zu vergrößern ohne die Geschwindigkeit zu steigern. Der von Hrn. Banner vorgeschlagene Plan, welchen er sich am 31. October 1853 für England patentiren ließ, besteht in der Vergrößerung des Moments der Hauptwelle A (Fig. 11) der Maschinerie, durch Hinzufügung eines zweiten Schwungrades B, nachdem die Werke in Bewegung gesetzt worden sind und ihre Trägheit überwunden ist. Der große Vortheil dieser Vergrößerung des Moments besteht darin, daß die durch den Regulator G unterhaltene Gleichförmigkeit der Geschwindigkeit nicht gestört wird. Bei der Anlage neuer Werke gelangt man dadurch zu einer richtigen Bestimmung der geringsten Kraft, welche zur Hervorbringung des gewünschten Resultats erforderlich ist, während man, wenn dieses Princip bei schon vorhandenen Maschinen angewendet wird, einen Kraftgewinn realisirt. In vielen Fällen, wo die Triebkraft zu den vorhandenen Arbeitsmaschinen nicht hinreicht, kann man durch das erwähnte Mittel bewirken, was außerdem nur durch neue Combinationen zu erreichen wäre. Das von Hrn. Banner vorgeschlagene Supplementar-Schwungrad B kann mit der Hauptwelle A auf gewöhnliche Weise verbunden werden; als Patentrecht beansprucht er dazu folgende Methode: dasselbe liegt in einem kleinen Gerüst D, welches seinerseits auf Schienen ruht; das Ende der Welle E ist mit einem Schraubengewinde versehen, welches in die Mutter am Ende der Welle F eingeschraubt werden kann; diese Welle mit dem Rade B läßt man längs des Bettes C des Gerüstes sich bewegen, bis sie mit der Hauptwelle verbunden ist; die dem zweiten Rade mitgetheilte Bewegung hat daher den Vortheil, eine stufenweise zu seyn. Die von Hrn. Banner bei der Construction der Wasserräder eingeführten Verbesserungen sind hauptsächlich bei den oberschlägigen anwendbar, und bestehen in der Kraftzunahme, welche dadurch herbeigeführt wird, daß man rings um die Hälfte der Peripherie des Rades, auf der Seite wo das Wasser abfällt, das höchste Gewicht unterhält. Er macht seine Räder rückschlägig, und ersetzt die geraden oder polygonalen Schaufeln durch gekrümmte, welche aber von den durch Poncelet, Rennie und Fairbairn eingeführten insofern verschieden sind, als die Richtungslinie des Schwerpunktes der Wassermasse in jeder Zelle oder Schaufel zu allen Zeiten während der Drehung rechtwinkelig auf der horizontalen Tangente der Curve steht; zweitens unterhält er einen constanten Wasserdruck fast auf der ganzen belasteten oder fallenden Seite des Rades, wie der senkrechte Durchschnitt Fig. 12 zeigt. A ist die Welle, B das Rad und G die Schaufelung. Die Aufschlagewasser treten, nachdem sie durch den Schütz H regulirt worden sind, bei C ein und entweichen bei B. Der zu frühe Wegfall des Wassers wird durch die Kröpfung bei B, oder durch einen Mantel bewirkt. Die Kröpfung nähert sich den Radkränzen soviel als möglich, nie aber so, daß der Umlauf gehindert werden könnte. Der obere Theil der Mauer ist senkrecht aber nach einwärts geneigt, um die Masse des Wassers in dem Raum I zu vermindern. Durch diese Anordnung wirkt ein Wasserkörper direct und senkrecht auf die tangentiellen Theile der Zellencurven, und daher wird das Wasser gespart und auf die Peripherie des Rades die größte Kraft ausgeübt. Bei D ist ein Mantel von Zinkblech angebracht, welcher unten an dem Querbalken E befestigt ist; über denselben kann Eis abgeführt werden; die Oeffnung C wird durch ein Gitter geschützt.