XCVI. Ueber Evacuations-Brunnen; von H. W. Schulz. Mit einer Abbildung auf Tab. IX. Schulz, über Evacuations-Brunnen. Es ist kein seltener Fall, daß Erfindungen von einigem Werthe zu gleicher Zeit von verschiedenen Personen, welche unabhängig von einander ihren Weg verfolgen, gemacht werden, und daß in der Folge sich ein erbitterter Streit über die Priorität derselben erhebt. Ohne dem Hrn. Ingenieur und Professor A. Donnet in Lyon (13, place Louis XVI) das Verdienst der Priorität für die Erfindung des Principes der in der Ueberschrift genannten Brunnen bestreiten zu wollen, da derselbe nach einer Mittheilung im Jahrgang 1867 dieses Journals, Bd. CLXXXIV S. 453, bereits Anlagen mit Erfolg ausgeführt hatte, als ich noch an den Versuchen im Kleinen über die praktische Nutzbarmachung der durch Zufall (bei der fruchtlosen Bemühung ein nasses Bohrloch zum Felsensprengen mittelst einer Pumpe zu entleeren) erweckten Idee laborirte, muß ich dennoch das geringere Verdienst für mich in Anspruch nehmen, unabhängig von dem Hrn. Donnet, dasselbe Princip, nämlich das der Luftverdünnung in geschlossenen Brunnen zur Vermehrung des natürlichen Wasserzuflusses, bearbeitet, und nach vielen Schwierigkeiten und kostspieligen Experimenten das Problem der sicheren praktischen Verwerthung gelöst zu haben und zwar glaube ich behaupten zu können, daß es mir gelungen ist, darin einen höheren Grad der Vervollkommnung erreicht zu haben als Hr. Donnet, wenigstens so weit mir dessen Arbeiten aus dem nachstehenden Berichte bis jetzt bekannt geworden sind. Letzterer findet sich im Bulletin de la Société d'Encouragement, December 1868, S. 709 und ist von Hrn. Tresca als Mitglied einer vom Ministerium ernannten Commission zur Begutachtung des von Hrn. Donnet in einem Annexe der Pariser Welt-Ausstellung ausgeführten Brunnens erstattet. Dieser Bericht erklärt die (aus oben angeführter Mittheilung dieses Journals als bekannt vorausgesetzte) Construction des Brunnens und führt die Wirkung der Einrichtung auf das Gesetz der communicirenden Röhren zurück, auf deren einem höheren Ende dadurch, daß in dem anderen eine Luftleere hergestellt, der hydrostatische Druck um die Wirkung einer Atmosphäre vermehrt wird. Eine fernere Wirkung dieser Einrichtung bestehe in der Bildung einer Drainage, welche durch die Aussaugung der kleinen, mit mancherlei, den Zufluß erschwerenden Hindernissen gefüllten Canälchen entstehe, und diese könne an und für sich schon als ein großer Vortheil betrachtet werden, wenn es ermöglicht würde, sie offen zu erhalten. Dieß hänge aber, wie leicht einzusehen, von der Beschaffenheit, namentlich von dem Grade der Durchlässigkeit des Bodens ab, indeß sey die Bemerkung von Wichtigkeit, daß die unter richtigen Verhältnissen günstige Auflockerung nicht wohl ununterbrochen aufrecht zu erhalten sey, da die für eine gegebene Wassermasse nöthige Zuflußgeschwindigkeit sich im Verhältnisse der erweiterten Zwischenräume sehr schnell vermindern müsse, so daß dieselbe bald auf das Maaß reducirt seyn würde, welches bei der früheren Unzulänglichkeit des Brunnens stattgefunden habe. Das Donnet'sche System ermögliche nun eine bedeutende Vermehrung des Wasserzuflusses in wasserarmen Brunnen, wobei es allerdings vorkommen könne, daß durch die vorerwähnte Drainage und durch die Wirkung der Luftleere, die in der Nähe liegenden Brunnen momentan trocken gelegt würden, was jedoch nur in Städten oder bei allzunaheliegenden Brunnen zu befürchten sey; in der Folge würden aber durch die Bildung der Verbindungscanälchen auch die mit einander correspondirenden Brunnen auf die Dauer verbessert. Die Commission stellte an dem am Ufer der Seine ausgestellten Brunnen im October 1867 verschiedene Versuche an. Derselbe war mit einer 1,24 Met. weiten und 1,50 Met. hohen Eisenblechglocke versehen deren Deckel zur Aufnahme des Saugrohres einer doppelten Dampfpumpe diente; letztere machte bei 4 1/2 Atmosphären Ueberdruck 80 Umgänge per Minute und förderte 5 Liter Wasser per Hub. Der erste Versuch wurde bei geschlossenem Brunnen einige Stunden hindurch gemacht, wobei die Pumpe ununterbrochen ein Wasserquantum von 400 Liter per Minute ergab. Beim zweiten Versuche öffnete man die Glocke, senkte das Saugrohr bis auf den Grund der letzteren und beobachtete während des unausgesetzten Ganges der Pumpe das allmähliche Fallen des Wasserspiegels. Dasselbe betrug: nach den ersten 4 1/2 Minuten 0,3   Met. = 339 Liter Wasser „ „ nächsten 2 Minuten 0,1   Met. = 113     „        „ „ „ „ 2 „ 0,15 Met. = 169     „        „ Beim dritten Versuche setzte man die Pumpe außer Thätigkeit und notirte das stetige Steigen des Wassers. Dieses betrug: nach den ersten 6 1/2 Minuten 0,13 Met. = 146,9 Liter „ „ nächsten 6 „ 0,07 Met. =   79,1   „ nach den nächsten 6 Minuten 0,05   Met. = 56,5 Liter „ „ „ 7 „ 0,05   Met. = 56,5   „ „ „ „ 3 „ 0,025 Met. = 28,2   „ Aus diesen Resultaten und noch deutlicher aus der darnach angefertigten graphischen Darstellung gehe hervor, daß das zwar mit dem nahen Flusse in Verbindung stehende Wasser doch nicht schnell genug hätte zufließen können, um die 400 Liter per Minute fördernde Pumpe zu speisen, sondern daß dieß nur allein durch das Donnet'sche Verfahren möglich gewesen sey. Zur Feststellung der allgemeinen Resultate und des Werthes der Erfindung, sowie ihres Einflusses auf die mechanische Wirkung der dabei zur Verwendung kommenden Kraft, theilt die Kommission noch nachstehende Ausführungen des Hrn. Donnet mit. Ein Brunnen in Lyon, welcher vor der Anwendung des luftdichten Verschlusses nicht genügte, um 400 Liter Wasser per Minute zu liefern, wurde durch denselben bis zu einer dreifachen Ergiebigkeit gebracht; ein ebenso glänzendes Resultat sey in Reims erzielt worden, wo noch der erschwerende Umstand hinzukam, daß das sehr veränderliche Niveau des Wasserstandes in dortiger Gegend es nöthig machte, die Pumpe tief genug einzubauen, um auch beim niedrigsten Wasserstande die gewöhnliche Saughöhe nicht zu überschreiten. Damit nun das Hochwasser die Pumpe nicht überschwemme, und man zu jeder Zeit zu den Ventilen gelangen könne, was ein wesentliches Erforderniß sey, wurde dieselbe durch eine wasserdichte Umgebung geschützt. Was nun den Grad des Nutzeffectes der zur Bewegung nöthigen Kraft betreffe, so hält die Commission dafür, daß die Donnet'sche Einrichtung auf denselben ebensowohl vergrößernd als verringernd einwirken könne; Ersteres jedenfalls dann, wenn die kleinen Zuflußcanälchen trotz der stark vergrößerten Durchflußmenge dieselben Dimensionen wie vorher behielten, da alsdann der hemmende Einfluß der letzteren mit der ersteren wachsen müsse; indeß lasse sich das Gegentheil als Wirkung des Donnet'schen Verfahrens erwarten, und dann würde die Erweiterung der Drainage in den meisten Fällen einen reichlichen Ersatz dagegen bieten. Der durch Glocke und Pumpe verursachte Widerstand würde zwar ohne Zweifel im Vergleich zu gewöhnlichen Brunnen vermehrt, aber auf der anderen Seite würde durch den erleichterten Zufluß des Wassers und das Steigen desselben durch sich selbst, eine leichtere Aufsaugung ermöglicht, welche man, wie bei dem Brunnen in Reims, noch durch Tieferstellung der Pumpe erhöhen könne. Da man durch Anwendung der Glocke die Höhe der Filtrirschicht vermindere, so habe man darauf zu achten, daß das zu durchdringende Terrain einen hinreichenden Grad von Durchlässigkeit besitze, um durch die dadurch hervorgebrachte Verengung den freien Durchfluß des Wassers nicht zu verhindern. Am Schlusse des Berichtes glaubt sich die Commission zu der Annahme berechtigt, daß das auf rationellen Principien beruhende Donnet'sche Verfahren wohl in allen Fragen wegen Vermehrung der Zuflüsse in Brunnen eine einfache Lösung, die zugleich Querschnitt und Tiefe derselben wesentlich zu vermindern gestatte, an die Hand geben, und eine regelmäßige und reichliche Ergiebigkeit sichern dürfte. Die beigegebene Zeichnung, Fig. 22, zeigt die Anwendung des Donnet'schen Verfahrens in drei verschiedenen Fällen: bei A die Anwendung einer Centrifugalpumpe, bei B die einer gewöhnlichen Gartenpumpe, und bei C die tiefere Einbauung einer gegen Hochwasser zu schützendenPumpe (wie in Reims), zu welchem Zwecke D ein falscher,mit hydraulischem Mörtel aufgeführter Brunnen ist. Bei E ist die Construction der Glocke ersichtlich; dieselbe kann sowohl aus Betonmauerwerk mit Metallplattenverschluß, als auch von Eisenblech hergestellt werden. F ist eine den Obertheil der Glocke erhöhende Verkleidung von Cement. G Abdeckung des Brunnens mit Mannloch H. Die von der Commission in dem vorstehend seinem Hauptinhalte nach mitgetheilten Berichte, auf Grund der von ihr gemachten Beobachtungen gezogenen Schlüsse, werden zum Theil von meinen vielfach gewonnenen Erfahrungen bestätigt, zum Theil aber auch widerlegt. Es ist richtig, daß die Wirkung des Evacuationsverfahrens unter gewissen und zwar den meisten Bodenverhältnissen eine Auflockerung der Filtrirschicht herbeiführen wird, und daß eine solche der Bildung neuer Quellen günstig ist. In vielen Fällen würden jedoch die durch das heftige Herbeiströmen des Wassers mitgerissenen kleinen Schlamm- und Sandtheilchen eine fortwährende Verunreinigung desselben zur Folge haben und dadurch dasselbe für die meisten Zwecke unbrauchbar machen, zugleich auch die maschinellen Theile so anfüllen, daß dieselben außer Function gesetzt und einer oft zu wiederholenden Reinigung unterworfen werden müßten. Bei einer solchen Anlage in einer feinen Sandschicht, in welcher eine 10 Fuß mächtige Fließsandbank zu durchdringen war, wurde nicht allein Glocke, Centrifugalpumpe und sämmtliche Röhren in wenigen Stunden mit Sand gefüllt und dadurch die Thätigkeit unterbrochen, sondern das Terrain fing auch auf mehrere Ruthen Entfernung um den Brunnen herum auf eine so bedenkliche Weise an zu rutschen, daß die naheliegenden Gebäude ernstlich gefährdet wurden. In solchen und ähnlichen Fällen ist also die von der Commission gewünschte Auflockerung mit geeigneten Mitteln zu verhindern. Hierzu bediene ich mich eines eigens dazu construirten Filters, dessen Dauerhaftigkeit sehr bedeutend ist und dessen Reinigung, wenn sie nach jahrelangem Gebrauche einmal nöthig werden sollte, durch eine einfache mechanische Vorrichtung, welche vom Terrain aus zu handhaben ist, geschieht, ohne dazu den ganzen Apparat außer Thätigkeit setzen zu müssen. Einer anderen Behauptung des Berichtes, daß durch die Herstellung einer Communication (in Folge der Evacuation) mit benachbarten Brunnen auch diese nach einer nur momentanen Trockenlegung auf die Dauer verbessert würden, muß ich ebenfalls entgegentreten, da ich die Erfahrung gemacht habe, daß mehrere hundert Meter von einer von mir ausgeführten Brunnenanlage entfernte Brunnen dauernd trocken gelegt, und selbst noch nach einer Vertiefung von mehreren Metern bei Entnahme von größeren Wasserquantitäten aus jener in Mitleidenschaft gezogen wurden. Die von der Commission angestellten Versuche constatiren eine anhaltende Förderung von 400 Liter Wasser per Minute bei geschlossenem Brunnen. Vergleicht man dieses Resultat mit den Notirungen nach Oeffnung der Glocke, so ergibt sich, daß bei gleichmäßiger Förderung der Pumpe das Niveau im Brunnen in 8 1/2 Minuten um 0,55 Met. fiel, so daß bei einer Weite von 1,2 Met. das Verlustquantum 621 Liter oder per Minute 73 Liter betrug. Da die Pumpe ohne Evacuation arbeitete, daher keine Zuflußvermehrung stattfand, so betrug der freie Zufluß 400 – 73 = 327 Liter durchschnittlich per Minute bei einem hydrostatischen Druck von 0,183 Met. Die Vermehrung während der Evacuation belief sich demnach nur auf circa ein Fünftel des ohnedem schon vorhandenen Wasserzuflusses, ein bei der unmittelbaren Nähe des Flusses auffallend geringes Resultat. Hiermit stimmt das beim dritten Versuche notirte langsame Wachsen, welches nur einen durchschnittlichen Zufluß von 13 Liter per Minute ergibt, wenig überein; es läßt sich dieß nur aus dem sehr geringen hydrostatischen Druck erklären. Wesentlich günstiger stellt sich das bei den Ausführungen in Lyon resp. Reims erreichte Resultat heraus, wodurch eine dreifache Vermehrung constatirt wird. Der Ansicht der Commission, daß durch den erleichterten Zufluß und durch das von selbst steigende WasserAtteindre par elle-même un niveau plus élevé...., den durch Glocke und Pumpe verursachten Widerständen gegenüber, die Aufsaugung weniger schwierig werde, was noch durch, das tiefere Einbauen der Pumpe vermehrt, also dadurch eine Kraftersparniß erzielt werden könnte, vermag ich mich nicht anzuschließen. Die Erleichterung des Zuflusses ist eine Folge der Aussaugung und erfordert einen bedeutenden Kraftaufwand, kann auch, nach der eigenen Ansicht der Commission, nach Aufhören der Kraft nicht wohl erhalten werden; ferner kann ein Steigen des Wassers „von selbst“ nicht stattfinden; ist die Ursache desselben ein hydrostatischer Druck, so wirkt dieser bei offenen Brunnen in gleicher Weise; ist es aber eine Folge der Evacuation, so wird diese erst durch die Arbeit der Maschinen bewirkt und erfordert eine entsprechende Kraft; und zuletzt ist es klar, daß der durch Niedrigerstellung einer Saug- und Druckpumpe auf der einen Seite erzielte Gewinn, auf der anderen Seite (hier der Druckhöhe) wieder als Mehrarbeit in Abrechnung kommt. Eine große Schwierigkeit verursacht die sichere und genau richtige Einbauung der Glocke bei größeren Anlagen, noch mehr die Eindichtung bei stark zuströmendem Wasser; ferner die vollständige Evacuation derselben, wozu die von Hrn. Donnet vorgeschlagenen Pumpen gewöhnlicher Construction wenig, nach einigem Verschleiß fast gar nicht geeignet sind. Es ist mir gelungen, die beiden ersteren Uebelstände durch eine mechanische Vorrichtung so zu beseitigen, daß die ganze Operation in kürzester Zeit mit größter Sicherheit ausgeführt werden kann, und zur möglichst vollkommenen Evacuation eine Combination von mehreren Pumpen besonderer Construction zur Anwendung zu bringen, welche vereint besser den verschiedenen Functionen der Luftverdünnung und der Wasserhebung zu genügen vermögen. Nähere Mittheilungen hierüber, sowie über das vorerwähnte Filter zu machen, verbietet mir mein, durch kein Patent geschütztes Interesse. Die von mir erzielten Resultate betreffs der Vermehrung der Zuflüsse betrugen in mehreren Fällen das Achtfache, wie dieß unter anderen die Herren Proll und Lohmann in Hagen, sowie die Herren Dr. List und Consentius, deren Gutachten ich am Schlusse folgen lasse, bezeugen. Die höchste bisher beobachtete Vermehrung betrug das Einundzwanzigfache des freien Zuflusses. Der für die Herren Wrede und Sohn in Aschersleben im vorigen Jahre gefertigte Brunnen ergab bei Tag und Nacht fortgesetztem Pumpen nach mehreren Monaten noch regelmäßig dreißig Kubikfuß (927 Liter) per Minute und zwar, trotzdem derselbe nur durch feinsten Sand (zum größten Theil Fließsand) gesenkt wurde, krystallklares Wasser. Die Kosten eines Evacuationsbrunnens werden sich stets geringer stellen, als die eines gewöhnlichen Brunnens, sofern beide gleiche Ergiebigkeit haben sollen, abgesehen davon, daß dieß bei letzterem in den meisten Fällen unausführbar seyn wird, so z.B. wenn eine wasserabschließende Thon-, Mergel- oder Felsschicht die nöthige Vertiefung verhindert. Es bleibt mir nun nur noch übrig einer anderen Art der Anwendung meines Verfahrens Erwähnung zu thun, welche von der größten Wichtigkeit für den Braunkohlenbergbau zu werden verspricht. Ein fast überall bei letzterem vorkommender, schwer zu besiegender Feind ist der Triebsand. Die durch eine mächtige Schicht vorzunehmende Schachtarbeit geht nur äußerst langsam und schwierig vor sich, und die größte Vorsicht und Achtsamkeit vermag nicht immer die Gefahr eines Einbruches und Senkungen zu verhüten. Mit Anwendung meines Verfahrens, verbunden mit dem vorerwähnten Filter (welches dem Wasser freien Durchlaß gestattet, während es selbst die feinsten Sandkörnchen zurückhält) wird durch eine energische Aussaugung die Trockenlegung der zu durchschneidenden Sandschicht ermöglicht und in Folge dessen die sonst so schwierige Arbeit leicht und rasch in trockenem Sande zu vollenden seyn. Es ist im Werke, im Laufe des nächsten Sommers die erste Anwendung zu machen und werde ich mir erlauben, seiner Zeit die gewonnenen Resultate und gemachten Erfahrungen in dieser Zeitschrift mitzutheilen. In Bezug auf das nachstehende Gutachten der beiden Sachverständigen bemerke ich noch, daß der in Rede stehende Brunnen 21 Fuß tief von der Kellersohle meines Wohnhauses an, in Thonschiefer abgeteuft wurde und von Anfang an so ungenügend Wasser lieferte, daß er fast ganz außer Gebrauch kam. Eine Erweiterung erlaubte das darüber stehende Gebäude nicht, und eine Vertiefung in den mindestens einige Hundert Fuß tiefen, fast senkrecht einfallenden Thonschieferfelsen hatte wenig Aussicht auf Erfolg, würde aber keinenfalls die aufzuwendenden Kosten gelohnt haben. Vor etwa drei Jahren wandte ich mein Evacuationsverfahren an und seitdem liefert der Brunnen unausgesetzt reichlich Wasser. Vor dem Versuche war während 10 Stunden ununterbrochen ohne Evacuation das Wasserniveau auf dem möglich niedrigsten Punkt erhalten worden, so daß das Saugrohr nur eben die Oberfläche des Wassers berührte. Am 24. October 1868 wohnten die Unterzeichneten einigen Versuchen bei, welche die Leistungsfähigkeit eines Brunnens im Hause des Hrn. H. W. Schulz in Hagen (Westphalen) darlegen sollten. Der Brunnen war nach Angabe des Hrn. Schulz nach seiner Methode und zwar so eingerichtet, daß man beliebig mit und ohne Evaluation des Brunnenkessels arbeiten konnte. Durch vorhergegangenes Pumpen war das Wasserniveau so weit gesenkt, daß die Pumpe während der Versuche Luft und Wasser förderte. Beim ersten Versuche stellte Hr. Schulz die Evaluation ab, und wurde in 12 Minuten ein Eimer, welcher 12 Quart faßte, gefüllt, während die Pumpe von 2 Mann in Bewegung gesetzt, 68 Hübe per Minute machte. Beim zweiten Versuch stellte Hr. Schulz die Evacuation her, und wurde bei derselben Hubzahl derselbe Eimer in 4 Minuten 15 Secunden gefüllt. Beim dritten Versuche arbeiteten 3 Mann bei Evacuation mit größtmöglicher Geschwindigkeit an der Pumpe, und wurde derselbe Eimer jetzt in 1 1/2 Minuten gefüllt. Da Unterzeichnete sich berechtigt glauben, die Leistungsfähigkeit des Brunnens umgekehrt proportional der bei jedem Versuche erforderlichen Zeit zu setzen, so hatte der Brunnen mit Evacuation und 68 Touren per Minute 2,8 mal so viel Wasser geliefert als ohne Evacuation, und als zugleich die Geschwindigkeit vermehrt wurde, steigerte sich die Leistungsfähigkeit des Brunnens bis zum Achtfachen. Paul Consentius,Civilingenieur in Hagen.                                                               Dr. C. List,Lehrer der königlichen Prov.-Gewerbeschulein Hagen.