III. Die verbesserten Turbinen von Johann Larger, Fabrikant in Felleringen (Elsaß). Aus Armengaud's Génie industriel, Juli 1867, S. 1. Mit Abbildungen auf Tab. I. Larger's Turbinen. Hr. Larger, ein im Elsaß und in den Vogesen sehr bekannter Fabrikant, bemühte sich die Construction der wesentlichsten Theile der Turbinen zu verbessern, um mit diesen Wasserrädern einen größeren Nutzeffect zu erzielen. Seine Verbesserungen betreffen: 1) eine veränderte Form der Radschaufeln und Leitschaufeln; 2) eine neue Anordnung des Zapfens der verticalen Welle, seines Lagers und des Schmierapparates. Diese Verbesserungen liefern die besten Resultate, indem durch sie a) eine größere Regelmäßigkeit in der Bewegung des Motors erzielt und b) ein größerer Nutzeffect mit dem Betriebswasser erlangt wird. Ferner erhält man c) einen dem verwendeten Wasserquantum beinahe proportionalen Nutzeffect auch in dem Falle, wo man wegen Wassermangel genöthigt ist einen Theil der Zuleitungsöffnungen zu schließen. Endlich haben die Turbinen dieser verbesserten Construction d) eine größere Dauer im Vergleich mit den bisherigen, erfordern dabei weniger Unterhaltung und sind auch in der ersten Anschaffung billiger. Beschreibung. Die Schaufeln der Mehrzahl der bisher construirten Centrifugalturbinen haben die in A, Fig. 7, dargestellte Krümmung, d.h. das erste Element ab der Radschaufel, welches das aus den Leitschaufeln c, d ausströmende Wasser empfängt, bildet beinahe einen rechten Winkel mit der Tangente a am inneren Umfange des Rades. Diese Anordnung hat den Nachtheil, daß sie Stöße veranlaßt, welche nur durch einen sehr raschen Gang der Turbine vermieden werden können. Hr. Larger hat daher den Radschaufeln die in B (Fig. 7) gezeichnete Krümmung gegeben, wobei das erste Element a'b' mit dem Radius a' einen Winkel von 45 bis 50 Grad bildet und die Verlängerung der Leitschaufel c', d' zu seyn scheint. Diese Abänderung gestattet einen langsameren Gang des Rades, wodurch ein höherer Nutzeffect erzielt wird. Hr. Larger hat ferner die Anordnung getroffen, daß der Gesammtquerschnitt der Oeffnungen des Turbinenrades denjenigen der Oeffnungen des Vertheilungsapparates nur im Verhältniß der Geschwindigkeit des Betriebswassers zu derjenigen des äußeren Radumfanges übersteigt. Wenn z.B. für ein gegebenes Gefälle das Wasser mit 10 Met. Geschwindigkeit per Secunde auf dem Vertheilungsapparate ankommt, also die Geschwindigkeit der Turbine 6 Met. per Secunde beträgt, so sind die Querschnitte im umgekehrten Verhältniß von 6 : 10 angeordnet. Im Verfolge seiner Versuche wurde Hr. Larger veranlaßt, den Schaufeln der Centrifugalturbine für hohes Gefälle die bei C (Fig. 7) dargestellte Anordnung zu geben. Dieselbe besteht in einem der Schaufel an ihrem hinteren Theile zugefügten Stücke l, m, n, welches den Zweck hat, den Rückstoß (remou) zu beseitigen, den das Wasser in dem größten Zwischenraume zwischen den Schaufeln erleidet. Diese Wand l, m, n wird von dem Erfinder contre-remou genannt; ihre Biegung ist so gewählt, daß sie ohne genau parallel mit der inneren Biegung der Schaufel zu seyn, sich derselben allmählich nähert, so daß der Querschnitt der Austrittsöffnung etwas kleiner wird als derjenige der Eintrittsöffnung. In Folge dieser Anordnung wurde ein Nutzeffect erzielt, welcher denjenigen des modificirten Rades B (dessen Nutzeffect schon viel größer als der des mit A bezeichneten gewöhnlichen Turbinenrades war) noch um beiläufig 25 Proc. übertraf. Hr. Larger hat ferner an der in Fig. 6 dargestellten Jonval'schen (Henschel'schen) Turbine eine Vorrichtung angebracht, um die Wasserverluste zu verringern, welche oft zwischen dem Turbinenrade und dem Vertheilungsrade entstehen, indem er über dem Rade R (Fig. 6) eine kreisrunde Scheibe p befestigte oder angoß, welche, sowie der entsprechende untere Rand des Vertheilungsrades D sehr genau abgedreht ist. Durch diese Scheibe kann der Spielraum zwischen beiden Oberflächen auf ein Minimum reducirt werden, und wenn in Folge der Abnutzung des Zapfens das Rad sich um ein Weniges senkt, so kann die Welle, welche das Turbinenrad trägt, mittelst des Hebels L und der Stange l, deren Mutter man anzieht, gehoben und dadurch der schädliche Raum zwischen den beiden Rädern wieder beseitigt werden. Die Welle und der Stahlzapfen, auf welchem dieselbe läuft, sind durch zwei Stopfbüchsen so nach oben und unten gehalten, daß der Raum zwischen denselben nach außen gänzlich abgeschlossen ist und das durch die Röhre t in diesen Raum geführte Qel nicht entweichen kann. Um das Innere dieses Raumes zu reinigen, öffnet man den an dem Ende einer innenliegenden Röhre angebrachten Hahn b, durch welchen man eine Eisenstange einschieben kann, welche alle Schmiere aus dem Oelbehälter verdrängt. Diese Anordnung läßt sich bei allen Arten von Turbinen anbringen und gestattet das Schmieren der Lauffläche der Welle auch dann, wenn der Motor ganz unter Wasser steht. Anstatt das Wasser, wie es gewöhnlich geschieht, unter einem Winkel von 24 bis 36° auf die Schaufeln des Rades treten zu lassen, wobei ein großer Theil der Wassersäule auf das Rad drückt, läßt es Hr. Larger unter einem Winkel von höchstens 14 bis 15° den Schaufeln der Jonval'schen Turbine zuströmen, wie dieß Fig. 8 und 9 zeigen. Hierzu höhlt er die Enden der Leitschaufeln u bei v schwach aus, anstatt dieselben in gerader Linie auslaufen zu lassen. Zu demselben Zwecke sucht er auch den Winkel so viel als möglich zu reduciren, welchen das letzte Element Ab der Turbinenschaufel mit der horizontalen Ebene Ae macht, was der ganzen Fläche Abcm, über welche das eingeführte Wasser gleitet, eine stärkere Krümmung zu geben gestattet und gleichzeitig eine stärkere Biegung der Krümmung n'd bedingt, welche (wie schon erwähnt) beinahe parallel mit der Linie a'b'c'm' der Nachbarschaufel lauft. Man vermindert noch den Druck des Wassers auf den Rücken der Schaufel, wenn man die Linie md in einem um 2–3° größeren Winkel anlegt als das letzte Element m'm der Leitschaufel, d.h. wenn der Winkel den dieses Stück md mit der Horizontalen macht, 17 bis 18° statt 15° beträgt. Nachdem Hr. Larger die besprochenen zweckmäßigen Modificationen vorgenommen hatte, suchte er die Verhältnisse und Formen zu ermitteln, welche den größten Nutzeffect liefern. Wir theilen im Nachstehenden das Resultat seiner Bemühungen mit. Nachdem er den Durchmesser der Jonval'schen Turbine, Figur 6, im Verhältniß zum verfügbaren Aufschlagwasser bestimmt und die Dicke der Wasserschicht festgesetzt hat, welche die einzelnen Oeffnungen des Vertheilungsrades passiren soll, construirt er seine Turbine derart, daß die Zwischenräume zwischen den Stäben des Rostes, welcher angebracht wird um die mit dem Wasser eindringenden fremden Körper abzuhalten, enger sind als die Oeffnungen welche zwischen den Leitschaufeln für die Zuleitung des Aufschlagwassers angebracht sind. Man gibt alsdann dem Kranz r (Fig. 6) des Turbinenrades eine Höhe, welche mindestens gleich der sechsfachen Dicke der Wasserschicht ist, die aus einer der Oeffnungen zwischen den Schaufeln des Rades ausströmt, d.h. wenn die Entfernung zwischen zwei Schaufeln des Turbinenrades z.B. = 10 Millimet. ist, so wird seine Höhe zu 6 . 10 = 60 angenommen. Für große Gefälle und eine Radgeschwindigkeit von 50 bis 60 Proc. der Geschwindigkeit des Wassers hat Hr. Larger mit einer Radhöhe, welche er bis zum Zehnfachen der Entfernung zwischen zwei Schaufeln steigerte, sehr gute Resultate erzielt. Er hat ferner gefunden, daß man bei Rädern, deren Umfangsgeschwindigkeit zwischen 60 und 75 Proc. der Geschwindigkeit des Wassers beträgt, um einen guten Nutzeffect zu erzielen, den Leitschaufeln des Speisungs- oder Vertheilungsrades eine Neigung von 15° geben muß, d.h. die Leitlinie mm' des unteren Elementes (Fig. 9) darf diesen Winkel mit der Horizontalebene nicht überschreiten. Alsdann wird die Linie Am bestimmt, um die Richtung der Schaufeln des Turbinenrades zu erhalten; sie muß mit der ersten Geraden mm'' einen Winkel von 60°, folglich mit der Horizontalebene einen Winkel von 45° bilden. Mit diesen Daten erhielt Hr. Larger gute Resultate bei Gefällen von 4–10 Metern. Für eine Radgeschwindigkeit von 45–55 Proc. derjenigen des Wassers kann sich dieser Winkel auf 70–75° erhöhen. Wenn die Breite des Kranzes gleich 1/3 seines äußeren Halbmessers ist, trifft man die Anordnung so, daß der auf diesem inneren Cylinder gemessene Winkel nicht über 75° beträgt, wenn der entsprechende auf dem äußeren Cylinder, wie eben gesagt, 60° ist. Ist somit Am die Neigung der Schaufel beim größeren Halbmesser (Fig. 8 und 9), und man will die Neigung yu derselben Schaufel beim kleinen Halbmesser bestimmen, so macht man die Entfernung zwischen A und y der Art, daß die Differenz ey zur Gesammtlänge eA im Verhältniß der Geschwindigkeit zum inneren und äußeren Umfange steht. Man hat alsdann bloß noch die Krümmung yzu (Fig. 8) auf dem inneren Cylinder zu bestimmen. Nachdem man hierzu vorerst die Curve Abcd (Fig. 9) derart verzeichnet hat, daß sie so genau als möglich mit dem unteren Element bA der Schaufel zusammenfällt und an dem Scheitel m endigt, hat man nothwendig den Punkt c, als den höchsten Punkt welcher sich über der Linie Am vorfindet und der gegen die Mitte oder 3/8 der Höhe des Turbinenrades liegt. Hernach zieht man eine Senkrechte cf auf die Gerade Am, überträgt auf die correspondirende Linie uy den Punkt f' (Fig. 8) in proportionalen Entfernungen von den Enden, zieht ferner eine Senkrechte f'z auf uy, und macht f'z = cf. Auf diese Weise durchläuft das Wasser nothwendig auf dem inneren Cylinder eine Curve yzu, welche eine größere Krümmung als die ihr correspondirende des äußeren Cylinders hat, was den guten Gang der Turbine begünstigt. Hr. Larger hat bemerkt, daß bei vielen Turbinen Verstopfungen durch feste Substanzen entstehen, welche hinein geriethen ohne wieder austreten zu können, weil die Oeffnungen des Rades kleiner sind als diejenigen des Vertheilungsapparates; er vermeidet diesen Uebelstand, indem er im Gegentheil den Oeffnungen des Rades einen größeren Querschnitt gibt. So macht er bei Turbinen, deren Umfangsgeschwindigkeit 70 bis 75 Proc. von der Geschwindigkeit des Wassers beträgt, den Querschnitt der Austrittsöffnungen des Rades um 25 Proc. größer als denjenigen der Oeffnungen des Speise- oder Vertheilungsapparates. Wenn das verfügbare Wasser durch einen Kasten oder geschlossenen Behälter über dem Vertheilungsrad zugeleitet wird, so ist es nach den Erfahrungen des Hrn. Larger empfehlenswerth, dem Rohr T (Fig. 6), welches das Wasser aus diesem Reservoir zuführt, einen Querschnitt zu geben, welcher mindestens das Sechsfache der Gesammtsumme der unteren Oeffnungen des Vertheilungsrades D beträgt. Von Turbinen, welche Hr. Larger nach seinem System gebaut hat, sind bereits 24 in Betrieb, welche eine Kraft von beiläufig 500 Pferden repräsentiren. Folgende Tabelle enthält die Preise, welche Hr. Larger für seine Turbinen je nach dem Gefälle stellt. Pferdekräfte. Ohne oberesgeschlossenes Reservoir. Mit oberemgeschlossenen Reservoir. Gefallhohe. Gefallhohe. 1 Met. 2 Met. 3 Met. 3 Met. 5 Met. 10 Met.   2     1800 Fr.     1500 Fr.     1000 Fr.     1400 Fr.     1100 Fr.      600 Fr.   5 3300 1700 1300 1700 1400 750 10 5000 2800 1800 2400 1900 1000 20 „ 4400 3100 3800 2500 1600 30 „ 5500 4200 5000 3400 2200 40 „ „ 4800 5600 4100 2600 50 „ „ 5500 6400 4600 3000 70 „ „ „ „ 6600 3700 100   „ „ „ „ 7000 4500 200   „ „ „ „ „ 7500 300   „ „ „ „ „ 9000