Ueber Wassermesser. Mit Abbildungen. Ueber Wassermesser. Im Nachfolgenden bringen wir eine Uebersicht der bisher construirten Wassermesser, insbesondere der in England seit 1824 patentirten Apparate, welche in Schilling's Journal für Gasbeleuchtung und Wasser VersorgungDas betreffende Nachdruckverbot ist unserm Journal gegenüber seitens der Verlagshandlung Rudolph Oldenburg in München aufgehoben worden.Die Red. als Beitrag zur Lösung der Wassermesser-Frage veröffentlicht wurden. Ein Theil dieser Patente ist bereits in Dingler's polytechn. Journal enthalten; dieselben werden daher nur auszugsweise citirt und in gleicher Art auch auf andere, in letzterem Journal beschriebene, in der oben citirten Quelle aber nicht erwähnte Wassermesser verwiesen. Als zweiten Theil der Abhandlung fügen wir die vorzugsweise von Salbach gefundenen Versuchsresultate mit den gegenwärtig in Gebrauch befindlichen Wassermessern bei, nach welchen sich der erreichte Grad der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit dieser Apparate feststellen läßt. Auf Grundlage dieser Uebersicht dürfte es wohl bald gelingen, dem Wassermesser denjenigen Grad von Vollkommenheit und Einfachheit zu verleihen, der erforderlich ist, um ihn – ähnlich der Gasuhr für die Gasanstalten – zu einem wirklich unparteiischen und verläßlichen Buchhalter für die Wasserwerke zu machen, dessen wir so dringend bedürfen. Den Ausgangspunkt für die Wassermesser überhaupt bildet ein Gefäß von bestimmter Größe, das abwechselnd gefüllt und geleert wird, und dessen Füllungen registrirt werden. Wenn uns der Afrikareisende Rohlfs erzählt, daß in der Stadt Rhadames das Wasser der Quelle nach einer Wasseruhr an die Bewohner zur Berieselung der Gärten verkauft wird, so staunen wir, hier einen solchen Apparat zu finden. Auf dem Marktplatze der Stadt steht eine Clepsydra, von den Eingeborenen „Gaddus“ genannt, ein eiserner Topf mit einer runden Oeffnung im Boden, durch welche das Wasser, wenn er vollgefüllt ist, in etwa 3 Minuten abläuft. Jedesmal, nachdem ein Gaddus durchgelaufen, schlingt ein dazu angestellter Knabe, der in gewisser Zeit von einem andern abgelöst wird, einen Knoten in ein Palmblatt. Sieben Gaddus heißen eine „Dermissa“ und geben eine ungefähr 20 Minuten anhaltende, für einen Garten mit 60 Palmen genügende Berieselung, für welche sich die türkische Regierung nicht weniger als 80 Real Sbili (mehr wie 40 M.) bezahlen läßt. Unsere frühesten Wassermesser beruhen auf dem gleichen Princip, nur ist die Wirkung eine continuirliche und zugleich selbstthätige, indem man statt eines Gefäßes deren zwei anwendet, und die Umstellung der Ventile oder Hähne durch den Apparat selbst besorgen läßt. Man wendet Schwimmer an oder Glocken, oder man construirt die Apparate als Kippgefäße; in allen Fällen wechselt die Function der beiden Meßräume genau in demselben Moment ab, so daß der eine gefüllt wird, während der andere sich leert. Als Kippgefäße kann man auch die ersten rotirenden Trommeln betrachten, deren einzelne Kammern sich nach einander mit Wasser so weit füllen, bis sie ein gewisses Gewicht erlangt haben, durch welches die Trommel alsdann gedreht wird. Alle diese Wassermesser sind sogen. Niederdruck-Wassermesser, d.h. es ist nicht erforderlich, daß das Wasser denselben unter einem höhern Druck zufließe; noch kann das aus denselben ausfließende Wasser zu einer grüßern Höhe aufsteigen. Es existiren zwar einige Versuche, die Apparate auch für Hochdruck einzurichten, allein das Unzulängliche dieser Vorrichtungen liegt auf der Hand. Der erste Hochdruck-Wassermesser stammt schon aus einer verhältnißmäßig frühen Zeit (es ist der Kolbenwassermesser von W. Brunton aus dem J. 1828); die Verbesserung dieser Kolbenwassermesser bildet den Gegenstand einer größern Zahl von Patenten, und zwar geht das Bestreben meistens darauf hinaus, die Reibung zu vermindern, die in der Stopfbüchse entsteht, durch welche die Kolbenstange nach außen geführt ist; auch findet man später meist zwei Kolben angewendet und die Einrichtung getroffen, daß der Kolben des einen Cylinders die Umsteuerung des Schieberventils für den zweiten Cylinder besorgt. Als Kolbenwassermesser können auch diejenigen betrachtet werden, bei welchen ein Kolben in einem entsprechend geformten Gehäuse eine schwingende Bewegung um eine Horizontalachse ausführt (disc engines) – eine Construction, die offenbar wegen der schwierigen Dichtung wieder verlassen worden ist. Auch die nach dem Princip der Beale'schen rotirenden Exhaustoren construirten Wassermesser können als Kolbenwassermesser betrachtet werden; auch bei ihnen besteht die Schwierigkeit einer genügenden Dichtung der Platten gegen die Gehäusewand, wenn man nicht durch die Reibung zu viel an Wasserdruck verlieren will. Eine wichtige Gattung der Wassermesser bilden die nach der Art der trocknen Gasuhren construirten sogen. Diaphragma-Wassermesser, mit deren Ausbildung sich wieder eine große Anzahl Patente beschäftigt. Es wäre dieses System gewiß an sich ein ganz vorzügliches, wenn nicht die Herstellung eines dauerhaften und stets elastisch bleibenden Diaphragmas der Einwirkung des Wassers gegenüber noch bis jetzt eine ungelöste Aufgabe geblieben wäre. Einige Erfinder haben versucht, die Hin- und Herbewegung der Diaphragma-Wassermesser durch eine fortlaufend drehende Bewegung zu ersetzen; allein die Haltbarkeit und Genauigkeit dieser Apparate erscheint mehr als zweifelhaft, und sie sind über das Stadium des Experimentes nicht hinausgekommen. Bei allen diesen Wassermessern findet immer eine unmittelbare Cubicirung des durchfließenden Wasserquantums statt, das Wasser wird in Räume von unveränderlicher Größe eingeführt, die es alsbald wieder verläßt, und es erfolgt eine Abzählung der einzelnen Füllungen durch ein Zahlwerk. Anders ist es bei den Turbinen-Wassermessern, bei denen die Umdrehungszahl der Radachse nur insofern als ein Maß für die hindurchgegangenen Wassermengen anzusehen ist, als dieselbe innerhalb gewisser Grenzen mit dem Wasserquantum proportional wächst. Wenn man von den unvollkommenen Stoßrädern absieht, bei welchen der Wasserstrom unter rechtem Winkel gegen die radial stehenden Schaufeln eines drehbaren leichten Rädchens stößt, so sind es entweder Druckturbinen, bei denen der in der Richtung der Drehungsachse zufließende Wasserstrom unter spitzem Winkel einem Kranz schiefstehender oder schraubenförmiger Schaufeln begegnet, welche, indem sie ausweichen, die Achse in Drehung versetzen, oder es sind Reactionsturbinen, bei denen der bewegliche Theil ein Hohlkörper ist, in welchen der Wasserstrom in der Nähe der Achse eintritt, um sich durch zwei oder mehr tangential gerichtete Ausströmungsöffnungen am äußern Umfang in das umschließende Gehäuse zu ergießen, wobei der der Strahlrichtung entgegengesetzte Druck auf die Wandung des Hohlkörpers die fortlaufende Drehung desselben verursacht. Die Turbinen-Wassermesser haben den Vorzug, daß sie immer einen verhältnißmäßig kleinen Raum einnehmen und dabei dauerhaft und einfach in der Construction sind. 1. Der erste Wassermesser, der sich in den englischen Patentlisten findet, stammt aus dem J. 1824 und wurde unter Nr. 4982 am 1. Juli 1824 dem Ingenieur William Pontifex jun. in London patentirt (vgl. 1825 18 * 40) 269). Zwei gleich eingerichtete Glocken – von welchen Holzschnitt I nur die linksseitige zeigt, während eine Gesammtanordnung des Apparates in Fig. 18 Taf. I Bd. 18 dargestellt ist – sind an den Enden eines im Holzschnitt nicht ersichtlichen Balancier aufgehängt und werden durch den Druck des Wassers abwechselnd um ein bestimmtes Stück gehoben und gesenkt. Fig. 1., Bd. 223, S. 370 Jede Glocke hat ein Eingangs- und Ausgangsrohr, deren oben offene Enden mit Kegelventilen versehen sind; letztere hängen, wie ersichtlich, an einem kleinen Wagebalken, auf dessen Achse zugleich ein mit Quecksilber gefülltes Kippgefäß sitzt, welches je nach seiner Stellung das eine oder das andere der beiden Ventile auf die Rohrmündung niederdrückt. Das Kippgefäß wird durch zwei Daumen bewegt, welche an einer mit der Glocke verbundenen Stange sitzen und gegen eine am Gefäße befindliche Nase stoßen. Ist die Glocke gefüllt, so hebt der untere Daumen das Gefäß nach der rechten Seite hinüber, schließt das Eingangsrohr und öffnet das Ausgangsrohr; ist die Glocke leer, so drückt der obere Daumen das Gefäß auf der linken Seite nieder, schließt das Ausgangsrohr und öffnet das Eingangsrohr. Dadurch, daß das Spiel der Ventile in den beiden Glocken des Apparates regulirt ist, lösen sich die Functionen der Glocken stets genau in demselben Moment ab, und die Wirkung des Apparates wird eine continuirliche. Selbstverständlich ist aber, daß der Messer, der eigentlich zunächst als Gasmesser construirt war, nur für einen Wasserstrom von gleichmäßiger Stärke und für den Fall sich eignet, daß die Entleerung des Wassers unter keinem höhern, als dem Atmosphärendruck erfolgt. – Die Registrirung der Glockenbewegungen erfolgt durch ein mit der Balancierachse in Verbindung stehendes Zählwerk. 2. Im J. 1825 erhielt unter Nr. 5088 Samuel Crosley in London ein Patent auf zweierlei Wassermesser, ebenfalls nur für Niederdruck geeignet. Die erste Construction ist eine Art Gasuhr mit einer durch das Wassergewicht rotirenden Trommel, deren Kammern sich nach einander füllen und leeren. Der Unterschied gegenüber der Gasuhr liegt wesentlich darin, daß das zu messende Fluidum hier im untern Theil der Trommel steht, während es dort deren obern Theil einnimmt. Der zweite Wassermesser besteht aus einem Kippgefäß, dessen zwei Theile abwechselnd sich füllen und leeren. Aus dem oberhalb angebrachten Zuflußrohr fließt das Wasser in die eine Hälfte des Gefäßes so lange ein, bis diese das Uebergewicht erhält und das Gefäß überschlägt. Sobald die Scheidewand den Einlaufstrahl passirt hat, fließt das Wasser in die zweite Hälfte ein, während sich die erste entleert, und dieses Spiel setzt sich so lange ununterbrochen fort, als der Strom des Wassers anhält. Eine nähere Beschreibung befindet sich * 1826 20 126. (Im Titel dieses Artikels ist die Jahreszahl des Patentes wohl irrthümlich mit 1824 angegeben.) 3. Das erste Patent auf einen Kolbenwassermesser nahm im J. 1828 unter Nr. 5722 der Ingenieur William Brunton in London. In einem horizontalen Cylinder bewegt sich ein Kolben hin und her, dessen Stange durch ein beiderseitig in Schlitzen laufendes Querstück geführt wird. Das Wasser tritt abwechselnd von der einen oder andern Seite in den Cylinder ein und bewegt den Kolben hin und her. Sinnreich ist die Umstellung des Hahnes, durch welchen der Lauf des Wassers regulirt wird. Mit dem Kolben wird eine schwere Rolle an der Außenseite des Cylinders hin- und hergeschoben, indem sie mittels einer Kurbelstange an das Führungsstück der Kolbenstange angehängt ist. Diese Rolle wirkt auf einen Wagebalken, indem sie abwechselnd das eine und das andere Ende desselben niederdrückt, und der Wagebalken ist mit einem Zahnsegment verbunden, welches in ein auf dem Hahnzapfen sitzendes Zahnrad eingreift und diesen abwechselnd nach rechts oder links dreht. Damit diese Drehung aber nicht allmälig, sondern plötzlich und erst dann erfolgt, wenn der Kolben seinen Weg nach der einen oder andern Seite vollständig zurückgelegt hat, ist folgende Vorrichtung erfunden. Es sitzen an der Außenseite des Cylinders zwei Leisten, welche die auf dem Wagebalken aufwärts gleitende Rolle jedesmal aufnehmen, sobald sie die Mitte des Wagebalkens passirt hat. Die Rolle gleitet in der zweiten Hälfte auf dieser Leiste aufwärts und wirkt auf den obern Theil des Wagebalkens erst dann wieder, wenn sie am Ende der Leiste angekommen von dieser herab auf den Wagebalken fällt. Hier ist ihr Gewicht ausreichend, um den Hahn umzusteuern. Dieses Spiel wiederholt sich, so lange das Wasser läuft. Es ist klar, daß bei diesem Apparat die Größe des Wasserdruckes nicht beschränkt ist, wie bei den vorhergehenden, sondern es kann die Abgabe des gemessenen Wassers unter jedem beliebig hohen Druck erfolgen. Brunton's Apparat ist daher der erste sogen. Hochdruck- Wassermesser. – Derselbe ist näher beschrieben * 1829 34 81 und auf Taf. II in Ansicht und Grundriß dargestellt. Daselbst ist auch die Verbindung des Meßapparates mit einer Vorrichtung zur continuirlichen graphischen Darstellung der Wärme und des specifischen Gewichtes der gemessenen Flüssigkeit angegeben. 4. Thomas Arnold in Hoxton nahm am 26. Mai 1829 ein englisches Patent auf einen Niederdruck-Wassermesser für Flüssigkeiten, welcher im Wesentlichen aus einer in mehrere sectorförmige Zellen getheilten Meßtrommel besteht; sobald eine derselben gefüllt ist, dreht sich die Trommel um eine horizontale Achse, wobei sich die gefüllte Zelle entleert, die nachfolgende aber füllt (* 1834 51 454). 5. Der Ingenieur George Bertie Paterson benutzt in seinem Patent Nr. 7221 vom J. 1836 das Princip der trocknen Gasuhr für einen Wassermesser. Die zwei Kammern des Messers sind durch ein Diaphragma aus Leder von einander getrennt, welches abwechselnd nach der einen und nach der andern Seite ausgespannt wird. Jede Kammer hat ein Ein- und Ausgangsventil a und b (Fig. II), welche je an den beiden Enden eines Balancier aufgehängt sind; als solcher dient ein an beiden Enden geschlossenes Rohr c, welches etwa zum dritten Theil mit Quecksilber gefüllt ist. Eine von der Mitte des Diaphragmas ausgehende Stange d dreht sich beim Gange des Messers um den Zapfen e nach rechts oder links und nimmt dabei ein beschwertes Segmentstück f mit, indem es sich einmal gegen die Querstange g, das andere Mal gegen h legt. Ist dieses Stück über die Gleichgewichtsline hinübergehoben, so fällt es plötzlich auf die andere Seite hinüber, drückt das Rohr c nieder und stellt die beiden Ventile a und b um. Das Spiel der Ventile in den zwei Kammern ist natürlich so eingerichtet, daß sie sich in demselben Moment in der einen Kammer schließen, sobald sie sich in der andern öffnen und umgekehrt. Fig. 2., Bd. 223, S. 373 6. Der Wassermesser von Georg Sullivan in London (Patent vom 3. December 1836 und beschrieben (* 1838 67 11) besteht aus zwei Kammern, welche je durch eine Membran in zwei Fächer geschieden sind. Von diesen vier Fächern werden immer gleichzeitig zwei mit dem Eintritt, die beiden andern mit einer fünften Abtheilung und durch diese mit dem Austritt in Verbindung gesetzt; die Verbindung erfolgt durch einen von den Membranen gesteuerten Drehschieber. 7. Das Patent vom J. 1840 Nr. 8393 des Ingenieurs John Hanson in Huddersfield bezieht sich wieder auf die Anwendung des Kippgefäßes, unterscheidet sich aber von demjenigen des Crosley (s. Nr. 2) in wesentlichen Punkten. Das Gefäß ist rectangulär und durch eine senkrechte Mittelwand in zwei Theile getheilt; das Wasser flieht senkrecht oberhalb der Kippachse des Gefäßes abwechselnd in eine der Kammern ein, durch Ventile am Boden des Gefäßes entleert sich die tiefere Kammer, während die höhere sich füllt. Ueber die Vorrichtung zur Verhütung des vorzeitigen Umkippens des Meßgefäßes vergleiche die Beschreibung * 1842 83 265. 8. Joseph Barker in London (Patent Nr. 8928 vom J. 1841) wendet wie Brunton (s. Nr. 3) den Kolbenmesser an, bei welchem nur die Umsteuerung des Hahnes in etwas anderer Weise erfolgt. 9. In dem Wassermesser (Fig. III), den sich der Ingenieur Andrew McNab unter Nr. 9021 im J. 1841 patentiren ließ, ist der Kolben durch einen um die Achse schwingenden Flügel ersetzt, der um etwa 120° hin und her geht und dabei das Wasser abwechselnd an der einen Seite aufnimmt, während er es an der andern Seite abgibt. a ist ein cylindrisches Gefäß, in welchem die feste Wand A angebracht ist und B der mit der Welle b verbundene Kolbenflügel. Durch das Einlaßrohr c und den Steuerungsschieber D gelangt das einströmende Wasser abwechselnd auf die eine und auf die andere Seite des Flügels. Die Dichtung der Scheidewand A gegen die Welle b, sowie jene des Flügels B gegen den Cylinder ist durch Leder hergestellt. Die Achse b geht ebenfalls in einer Lederpackung durch eine der Seitenwände des Cylinders hinaus und trägt außen ein Zahnrad E, welches in die horizontale Zahnstange F eingreift. Auf derselben sitzen die Theile G, H und die Frictionsrolle I, welche auf dem Balancier K läuft. Wenn der Flügel seine Bewegung um etwa 120° vollendet hat, so ist die Rolle I jedesmal an einem Ende des Balancier angekommen, der Theil H schlägt gegen eine der beiden Federn L, welche den Balancier unterstützt, und das betreffende Ende des Balancier wird durch den Druck des Gewichtes G abwärts gedreht. Mit dem Balancier ist aber durch Hebel und die Stange m der Schieber D verbunden; jede Bewegung des Balancier bewirkt daher eine plötzliche Umsteuerung des Schiebers. Der Ausfluß des Wassers befindet sich bei M. Die Uebertragung der Bewegung auf ein Zählwerk hat nichts Besonderes. Fig. 3., Bd. 223, S. 374 10. Boissé's Hydrometer für Dampfkessel (* 1841 81 416) ist ein Kolbenmesser mit zwei Vierweghähnen an der Eintritt- und Austrittöffnung; die Hahnkegel sind so mit einander verbunden, daß sie zugleich die entgegengesetzten Cylinderenden mit Eintritt und Austritt in Communication setzen. Die Hahnsteuerung erfolgt vom Kolben aus, welcher an Hebel stößt, die durch Stopfbüchsen ins Innere des Cylinders treten; die Hebelachsen stehen senkrecht zur Cylinderachse. Durch einen einfachen Klinkenmechanismus ist die plötzliche Umsteuerung gesichert. 11. Der Wassermesser (Nr. 9344 vom J. 1842) von Thomas Edge in London, dem bekannten Gasuhrenfabrikanten, bietet insofern nichts Neues, als derselbe auch die zwei Abtheilungen eines Gefäßes durch ein Schieberventil abwechselnd sich füllen und leeren läßt. Die Bewegung des Schiebers wird durch einen Schwimmer bewirkt, der in einem der beiden Kammern des Messers angebracht ist und in der Weise functionirt, daß er mit einem drehbaren, nach abwärts gerichteten Arm gegen zwei Zapfen in einer Scheibe schlägt und dadurch die Scheibe einmal (beim Füllen) nach links, das andere Mal (beim Leeren) nach rechts dreht. Die Scheibe ist unten derart ausgeschnitten, daß der Ausschnitt frei über den unterhalb liegenden Schieber hingleitet; am Ende jeder Bewegung aber faßt der unausgeschnittene Theil der Scheibe den Schieber und steuert ihn um. (Vgl. *1844 91 29.) 12. Der Wassermesser (Nr. 9449 vom J. 1842) von Nathan Defries und Nathaniel Forthscue Taylor ist wieder eine trockene Gasuhr, jedoch mit vier oder mehr Bälgen statt der vorher üblichen zwei, bei denen auch die Herstellung der Diaphragmen einige Eigenthümlichkeiten besitzt. Er enthält Nichts, was sich speciell auf Messung von Wasser bezieht, und es ist überhaupt die Frage, ob die Patentinhaber an Wasser gedacht haben, wenn sie im Titel ihres Patentes sagen: „Improvements in meters for gas and other fluids.“ 13. John Hick von Bolton-le-Moors in Lancaster (Patent Nr. 9971 vom J. 1843) will das Princip der nassen Gasuhr verwerthen, indem er als Sperrflüssigkeit Quecksilber (oder eine andere Flüssigkeit, die schwerer ist als Wasser) verwendet. Das Wasser tritt durch ein U-förmig gebogenes Rohr in den mittlern cylindrischen Theil der Trommel und gelangt von hier im Verlaufe der Rotation der Trommel durch gewundene Canäle nach der Peripherie und in den Raum, der zwischen Gehäuse und Trommel vom Quecksilber frei gelassen ist. Von hier wird es durch das Abflußrohr weiter geführt, dessen Weite etwas geringer ist als diejenige des Einströmungsrohres. Die Umdrehungen der Trommel werden durch ein einfaches Uhrwerk auf ein Zifferblatt übertragen. (Vgl. *1845 95 81.) 14. Der von Alex. Mitchell in Glasgow erfundene Wassermesser (*1844 91 27) benutzt zur Messung eine horizontal gelagerte Schraube, welche durch den Wasserdruck in Umdrehung gesetzt wird. Es setzt diese Messungsart einen constanten Druck voraus; der Messer läßt sich jedoch für verschiedenen gleichbleibenden Druck adjustiren. (Fortsetzung folgt.)