Die Wassermesser für Hausleitungen. Von Dr. L. Sell. (Fortsetzung des Berichtes S. 25 d. Bd.) Mit Abbildungen. Die Wassermesser für Hausleitungen. Die Scheibenwassermesser. Was hinsichtlich der Flügelradwassermesser wiederholt bemerkt werden musste, dass dieselben als Maschinen längst bekannt waren, bevor man an eine Verwendung dieser Maschinen zur Flüssigkeits(und Dampf)messung dachte, gilt auch von den Scheibenmessern. William Taylor und Henry Davies liessen sich unter Nr. 7072 im Jahre 1836 in England eine neue rotirende Maschine patentiren, die das Urbild einer Wassermesserform werden sollte, welche in unseren Tagen – freilich in dem grossen Absatzgebiet der Vereinigten Staaten von Nordamerika – eine Verbreitung gefunden hat, die derjenigen der meist verbreiteten Flügelradmesser ungefähr gleichkommt. Textabbildung Bd. 302, S. 49 Fig. 81.Scheibenwassermesser von Taylor. Die neue Taylor und Davies'sche Maschine vom Jahre 1836 (Fig. 81) zeigt im Princip bereits völlig dieselbe Einrichtung, wie das Triebwerk bei den modernen Scheibenmessern. Auch hier läuft eine kreisförmige Scheibe, welche in ihrer Mitte mit einer Kugel versehen ist, in einem, von zwei congruenten Kegelstumpfen gebildeten Gehäuse, in welches eine radiale Trennungswand eingesetzt ist, zu deren beiden Seiten sich Einlass und Auslass für die treibende Flüssigkeit befinden. Der Arbeitsgang der Maschine ist in dieser Ausführungsform derselben – daneben sind noch andere beschrieben – demjenigen der modernen Scheibenmesser durchaus entsprechend. Die Scheibe berührt, während sie durch die Kraft des Wassers angetrieben wird, jede der beiden Gehäusehälften dauernd in einer Erzeugenden des Kegelstumpfes, so dass der ganze Gehäuseraum, abgesehen von der durch die Trennungswand bewirkten Kammerbildung, jederzeit in zwei congruente Räume getheilt ist. Jeder dieser Räume wird durch die Trennungswand, welche die zu diesem Zweck mit einem Schlitz versehene Scheibe durchsetzt, in weitere zwei Räume getheilt, von denen der eine nur mit der Einlassöffnung, der andere nur mit der Auslassöffnung in Verbindung steht. Auf dieser Bildung von Räumen von wechselnder Grösse, von denen die einen nur mit dem Einlass, die anderen nur mit dem Auslass in Verbindung stehen, beruht die Fähigkeit des Apparates, zur Messung von Flüssigkeiten zu dienen. Die einströmende Flüssigkeit tritt in die beiden Einströmungskammern oberhalb und unterhalb der Scheibe ein und ertheilt der Scheibe, sobald auf der Auslasseite durch Oeffnen eines Hahnes ein Minderdruck erzeugt wird, eine schwingende Bewegung, oder besser, sie rollt sie auf den beiden kegelförmigen Gehäusetheilen ab, wobei die Scheibe durch die den Scheibenschlitz durchsetzende Trennungswand gegen Drehung um ihre Achse geschützt ist. Bei dieser Bewegung der Scheibe wird aus den Auslasskammern dauernd Flüssigkeit in die Abflussleitung gedrängt. Sobald die Berührungslinie der Scheibe und der einen Gehäusehälfte mit der Schnittlinie von Trennungswand und Gehäuse zusammenfällt, ist die eine Auslasskammer vollständig entleert; ebenso sind auch die beiden Einlasskammern zu einer einzigen zusammengeschrumpft, und zwar dadurch, dass der Zugang zu derjenigen Kammer, welche bis dahin als zweite Einströmungskammer diente, durch die besondere Stellung der Scheibe, bei der die Einströmungsöffnung ganz unterhalb oder ganz oberhalb der Scheibe liegt, abgesperrt ist. Wenn nun die Scheibe um ein weniges weiter gerollt wird, findet eine Oeffnung der vom Einlass abgesperrten Kammer auf der Auslasseite statt und aus der Einströmungskammer ist eine Ausströmungskammer geworden. Hieraus geht hervor, dass durch die Scheibenmesser eine wirkliche directe Raummessung bewirkt wird, vorausgesetzt natürlich, dass die im Princip als vorhanden angenommene Trennung von Einlass- und Auslasskammern auch in der Praxis wirklich festgehalten wird. Hierzu ist, abgesehen von dem dichten Anschluss der Kugel an ihre Lager, vor allen Dingen erforderlich, dass die Scheibe jede der Gehäusehälften in jedem Augenblick in einer über die ganze Breite des Gehäuses reichenden Linie berührt. Auf diesen Punkt, d.h. auf die Sicherung des dauernden dichten Anschlusses der Scheibe an das Gehäuse, hat denn auch die erfinderische Thätigkeit ihr Hauptaugenmerk gerichtet, wie später des Näheren zu ersehen sein wird. Von geringerer Wichtigkeit für die Messgenauigkeit ist der enge Anschluss des Scheibenrandes an die Gehäusewandung und der Trennungswand an den Gehäuseschlitz. Der Grund dafür liegt darin, dass senkrecht über einander liegende Punkte des Gehäuseraumes oberhalb und unterhalb der Scheibe stets Kammern derselben Art, d.h. entweder Einlasskammern oder Auslasskammern, zugehören. Durch einen mangelhaften Anschluss der Scheibenkante an die Gehäusewand und der Trennungswand an die beiden Ränder des Scheibenschlitzes wird also im Wesentlichen nur ein Uebergang von Wassertheilchen aus einer Einströmungskammer in die andere Einströmungskammer und ebenso aus einer Ausströmungskammer in die andere Ausströmungskammer ermöglicht, nicht aber aus einer Einströmungskammer in eine Ausströmungskammer oder umgekehrt. Für das Messergebniss ist es aber gleichgültig, ob die Einlass- bezieh. die Auslasskammern unter sich communiciren oder nicht. Da das Bedürfniss der automatischen Messung von durch Rohrleitungen fliessenden Flüssigkeitsmengen sich bereits zur Zeit der Erfindung der Taylor-Davies'schen Scheibenmaschine (disc-engine) bemerkbar machte, konnte es natürlich nicht lange verborgen bleiben, dass zu den verschiedenen Verwendungsarten der neuen rotirenden Maschine auch die der Wassermessung gehörte. Diese neue Verwendungsart wurde bereits im Jahre 1838 von Henry Davies in einer mir nicht zugänglichen schottischen Patentschrift vom 5. November jenes Jahres angegeben. Das Interesse für die neue Maschine, insbesondere in ihrer Anwendung als Wassermesser, blieb jedoch viele Jahre ausserordentlich gering und fast ausschliesslich auf England beschränkt. Da das Patentwesen in diesem Lande bereits sehr früh eine hohe Entwickelungsstufe erreicht hatte, geben die ertheilten Patente ziemlich genauen Aufschluss über alle Neuerungen von einiger Bedeutung, die auf irgend einem Gebiete der Technik gemacht worden sind. In den englischen Patentlisten lassen sich nun bis zu den 80er Jahren hin nur folgende auf Scheibenmaschinen bezügliche Patente nachweisen: Nr. 7325/1837, 7688/1838, 10261/1844, 12964/1850, sämmtlich auf den Namen Henry Davies lautend, und Nr. 10846/1845, welches Patent an George Daniel Bishopp ertheilt wurde. Abgesehen von dem Patent Nr. 12964 vom Jahre 1850 beziehen sich alle Patente auf Verbesserungen der Scheibenmaschine, von denen nur eine einzige eventuell auch für Scheibenmesser von Bedeutung sein könnte. Es wurde schon oben gezeigt, dass für die Brauchbarkeit der disc-engine als Wassermesser sehr viel darauf ankommt, dass die Scheibe jeden der beiden Gehäusekegel zu allen Zeiten in einer geraden Linie – den Trennungslinien zwischen den Ein- und den Ausströmungskammern – berührt. Um eine Trennung zwischen den Ein- und Auslasskammern zu gewährleisten, sollen nun nach Patent Nr. 7688/1838 sowohl die Scheibe als auch das Gehäuse mit einander entsprechenden Riffelungen versehen werden, bezieh. es sollen beide als Zahnräder ausgebildet werden, die in einander greifen und dadurch dem Wasser den Durchgang durch die Berührungslinie erschweren. Textabbildung Bd. 302, S. 50 Thomson's Messer. Diejenigen Neuerungen an der Scheibenmaschine, welche so recht eigentlich erst die Nutzbarmachung derselben als Wassermesser verwirklicht haben, stammen erst aus den 80er Jahren und knüpfen sich in ihrer Mehrzahl an den Namen von John Thomson bezieh. Thomson und Lambert, welcher erstere auch der anscheinend ältesten Fabrikationsgesellschaft von Scheibenwassermessern, der Thomson Meter Company in Brooklyn, den Namen gegeben hat. Bevor sich Thomson der Construction von Scheibenwassermessern zuwandte, war es allgemein üblich, das Scheibengehäuse direct an die Leitung anzuschliessen. An dieser Praxis hielt auch noch James Davies fest, der bereits etwas vor Thomson an das alte Taylor-Davies'sche bezieh. die Henry Davies'schen Patente anknüpfte und dem unter Nr. 6385/1885 und 1357/1886 (Fig. 82 und 83) englische Patente auf Scheibenmaschinen und -Messer ertheilt wurden. Dieser directe Anschluss des Scheibengehäuses an die Leitung führte, wenn auch nicht nothwendig, wie das Beispiel eines neueren Thomson'schen Messers beweist (vgl. amerikanische Patentschrift Nr. 476102), so doch thatsächlich den Uebelstand mit sich, dass die Ein- und Auslassöffnungen verhältnissmässig klein ausfielen (vgl. Fig. 82 und 83). Wenn man aber auch wie Thomson an eine Vergrösserung der Oeffnungen denkt, so kann eine starke Beanspruchung der Scheibe in Folge von Druckschwankungen doch kaum vermieden werden, wenn man nicht etwa zu einer sehr complicirten Gehäuseconstruction seine Zuflucht nehmen will. Auch Thomson ist später, wohl aus diesem Grunde, auf die genannte Construction mit directem Anschluss des Scheibengehäuses an die Leitung nicht wieder zurückgekommen. Textabbildung Bd. 302, S. 50 Thomson's Messer. Thomson fügte daher (Amerikanisches Patent Nr. 375023 bezieh. Englisches Patent Nr. 17579/1887), Fig. 84 und 85, zwischen Leitung und Scheibenkammer eine Druckkammer (pressure chamber), welche die Scheibenkammer von allen Thomsons Messer. Seiten umgibt. Diese Druckkammer fängt gewissermaassen den Leitungsdruck auf und gleicht die Schwankungen desselben aus. Bei dem grossen Querschnitt der Kammer nimmt das Wasser innerhalb derselben nur eine verhältnissmässig kleine Geschwindigkeit an; auch ist bei dieser Construction eine beträchtliche Erweiterung der Ein- und der Ausflussöffnung e und a (Fig. 84) wesentlich erleichtert. Der letztere Umstand ist von ganz besonderer Bedeutung, da dadurch sowohl der durch die Einschaltung des Messers verursachte Druckverlust vermindert, als auch durch Verringerung der Ein- und Ausflussgeschwindigkeit der Verschleiss der Messertheile herabgesetzt wird. Auf die Schaffung möglichst grosser Ein- und Auslassöffnungen im Scheibengehäuse ist auch sonst das Bestreben Thomson's gerichtet. Fig. 87 zeigt die Gestalt der Oeffnungen e und a für einen unter Nr. 387831 in Amerika patentirten Messer (Fig. 86 und 87), der im Uebrigen insbesondere dadurch ausgezeichnet ist, dass das Wasser nicht senkrecht, wie es sonst üblich, sondern parallel zur Achse der Gehäusekegel den Messer durchströmt. Diese Anordnung bietet den Vortheil, dass etwa in den Messer gelangende Fremdkörper leicht wieder ausgeschieden werden. Um zu verhüten, dass grössere Fremdkörper in das Scheibengehäuse gelangen, ist dasselbe' nach der Einlasseite zu von einem Sieb umspannt. Kleinere Fremdkörper, welche das Sieb zu durchdringen vermögen, gelangen durch die nach unten gerichteten Oeffnungen des Scheibengehäuses aus demselben heraus, wenn sie in Folge ihrer Schwere zu Boden sinken, und vermögen so durch Anhäufung im Scheibengehäuse dem Gange des Messers nicht gefährlich zu werden. Textabbildung Bd. 302, S. 51 Thomson's Messer. Dem Zweck der Verhinderung von Beschädigungen der Messer durch Fremdkörper bezieh. der Ausscheidung solcher dienen auch einige weitere Einrichtungen, die durch Abbildungen veranschaulicht werden mögen, welche zugleich dazu bestimmt sind, eine Anschauung von der verschiedenartigen Einbettung des Scheibengehäuses in das äussere Gehäuse und von der Anordnung der Ein- und Ausströmungsöffnungen im Scheibengehäuse zu geben. Textabbildung Bd. 302, S. 51 Fig. 88.Messer mit Ausscheidung der Fremdkörper. Da ist zunächst der unter Nr. 56745 vom 29. März 1890 in Deutschland (und Nr. 427485 und 427486 in Amerika) patentirte Messer (Fig. 88), bei dem die Ausscheidung der Fremdkörper durch Schrägstellung, so dass die Wirkung der Schwere alle in das Scheibengehäuse eingedrungenen Körper dem Auslasse zuführt, erreicht werden soll. Das Scheibengehäuse und der gesammte Uebertragungsmechanismus ist lose in das äussere Gehäuse eingesetzt und hängt gewissermaassen nur an der Mutter 49; nach Lösung der oberen Gehäusehälfte kann die letztere daher zugleich mit dem gesammten eigentlichen Messwerk entfernt werden, ohne dass die Anschlüsse gelöst zu werden brauchen. Die Einströmungsöffnung des Scheibengehäuses ist von dreieckiger Form und erstreckt sich annähernd über die ganze Höhe der Scheibenkammer, so dass das Wasser von allen Seiten hinzuströmen kann, während der Auslasskanal 43 durch die Ausbuchtung 44 des oberen Gehäusetheiles nach oben hin abgeschlossen ist. Textabbildung Bd. 302, S. 51 Fig. 89.Messer von Thomson-Lambert. Bei dem unter Nr. 63928 in Deutschland und Nr. 471295 in Amerika (Patent Thomson-Lambert) patentirten Messer (Fig. 89) wird der Zweck, den Messer vor Unbill durch Fremdkörper zu schützen, in erster Linie dadurch erreicht, dass man das Wasser nur durch verhältnissmässig enge Kanäle, freilich von erheblicher Längenausdehnung, in das Innere des Scheibengehäuses gelangen lässt, so dass, ebenso wie bei der Anwendung eines Siebes, grössere Fremdkörper zurückgehalten werden; die in das Gehäuse gelangenden Verunreinigungen von geringeren Dimensionen werden, auch ohne Schrägstellung des Messers, durch den an die Unterkante des Scheibengehäuses gelegten Ausflusskanal abgeführt. Die engen Kanäle, durch welche das Wasser hindurchgehen muss, um zum Einlass des Scheibengehäuses zu gelangen, werden zum Theil durch Rippen 20, 21 gebildet, welche dicht an die Wandung des Scheibengehäuses herantreten und, zusammen mit dem Aussengehäuse, zugleich Taschen zur Aufnahme der Verunreinigungen bilden; zum Theil kommen diese Kanäle dadurch zu Stande, dass der untere Flansch 27 des Scheibengehäuses dicht an das Aussengehäuse herantritt. Seine Führung erhält das Scheibengehäuse durch Vorsprünge 29 der oberen Gehäusekappe. Auch für den neuesten Thomson'schen Messer, der übrigens erhebliche Vereinfachungen in constructiver Hinsicht aufweist, bilden die Einrichtungen zum Schutz des Messers gegen Fremdkörper ein wesentliches Kennzeichen. Die engen Kanäle des soeben erwähnten Messers (Fig. 89) beeinträchtigen ziemlich bedeutend die Durchlassfähigkeit des Messers, bezieh. sie verursachen erheblichen Druckverlust; auch ist die Construction immerhin ziemlich complicirt. Das neueste Thomson'sche Patent (D. R. P. Nr. 81707 und die amerikanischen Patente Nr. 520195 und 520197, die Thomson als Vertreter der Neptune Meter Company in Newark genommen hat) bezieht sich nun auf eine, gewissermaassen ganz neue Form eines Scheibenmessers (Fig. 90 bis 93). Schon die Gestaltung des äusseren Gehäuses und des Scheibengehäuses und die Art der Einbringung des letzteren ist wesentlich anders als bei den früheren Messern. Das Scheibengehäuse, dessen beide Hälften zum Zweck der Verschraubung bisher mit Flanschen versehen waren, ist jetzt aussen cylindrisch oder schwach konisch und werden die beiden Hälften lediglich lose zusammengefügt und durch einen Schraubendeckel 36 gegen einander gedrückt und eventuell noch (Amerikanisches Patent Nr. 520195) durch Ansätze der Trennungswand zusammengeklammert. Dabei ist die Lage der Ein- und der Ausströmungsöffnung M und P gegenüber dem äusseren Gehäuse durch Einschieben der Trennungswand 28 in eine Nuth des letzteren in bequemer Weise festgelegt. Ein- und Ausströmungsöffnung, deren Form aus Fig. 92 ersichtlich ist, erstrecken sich annähernd über die ganze Höhe des Scheibengehäuses. Textabbildung Bd. 302, S. 52 Thomson's neuer Messer. Die Sicherung des Messers gegen Fremdkörper wird hier in erster Linie dadurch zu erreichen gesucht, dass den Fremdkörpern Zeit gelassen wird innerhalb des Aussengehäuses zu Boden zu sinken, noch bevor sie zur Einlassöffnung des Scheibengehäuses gelangt sind. Zu diesem Zweck ist in dem Raume zwischen Scheibengehäuse und Aussengehäuse eine elastische Wand 44 angeordnet, welche im Ruhezustande des Messers und bei schwacher Wasserentnahme das durch den Einlasstutzen in den Messer eintretende Wasser nur durch einen ziemlich schmalen Spalt 49 über die Oberkante der Wand hinweg in das Scheibengehäuse gelangen lässt. Das eintretende Wasser stösst auf die Wand 44, wird von derselben nach der, der Einlassöffnung M abgewandten Seite (im Sinne der Zeichnung Fig. 91 nach rechts) abgelenkt (Pfeile 50, Fig. 91), setzt die etwa mitgeführten Fremdkörper, welche die Scheibe beschädigen könnten, wie Steinchen, Bleistückchen u.s.w., in den von Rippen 43 gebildeten Taschen am Boden des Gehäuses ab und tritt über die obere Kante der Wand 44 hinweg, um rückströmend (Pfeile 51, 52 und 53) nach der Oeffnung M der Scheibenkammer zu gelangen. Bei starkem Wasserdurchfluss wird die Wand 44 zurückgedrängt und gestattet wenigstens einem Theile des einströmenden Wassers, auf directem Wege zur Oeffnung M zu gelangen. Um auch in diesem Falle einen, wenn auch vielleicht nur ziemlich dürftigen Schutz gegen vom Wasserstrom mitgeführte Fremdkörper zu gewinnen, ist das Ende 56 der Wand 44 gekrümmt. Dadurch wird eine Ablenkung des Wasserstromes gegen die Aussenwand des Hauptgehäuses bewirkt (Pfeil 55, Fig. 91), die angeblich, und bis zu einem gewissen Grade wohl thatsächlich, mit einer Verminderung der Geschwindigkeit verbunden ist, die es den Fremdkörpern gestattet, zu Boden zu sinken. Dieser Messer ist übrigens mit einer Einrichtung versehen, um das Einfrieren desselben verhältnissmässig unschädlich zu machen. Am Grunde des Gewindes der unteren Gehäusekappe 36, durch welche die beiden Hälften des Scheibengehäuses an einander gedrückt werden, ist nämlich eine Nuth 58 (Fig. 93) ausgeschnitten, welche die Abscherfestigkeit des Kappengewindes je nach ihrer Tiefe mehr oder weniger herabsetzt. Findet nun ein Einfrieren des Messers statt, so wird durch den Druck auf die untere Gehäusekappe das Gewinde der letzteren zunächst verdrückt und schliesslich gänzlich abgeschert, ohne dass die übrigen Messertheile den mindesten Schaden nähmen. Um die Folgen des Einfrierens zu beseitigen, ist also nur die Einsetzung einer neuen Gehäusekappe erforderlich. Von den bisher erwähnten Messern in der Anordnung des Gehäuses wesentlich abweichend ist eine Messerconstruction von Walter George Kent (Englisches Patent Nr. 10981 vom Jahre 1893), Fig. 94. Bei diesem Messer tritt das Wasser von unten her in den Messer ein, prallt gegen das Scheibengehäuse, wird von demselben zurückgeworfen und steigt an den Seiten des Scheibengehäuses in die Höhe, um zur Einlassöffnung des Scheibengehäuses zu gelangen. Der in der Patentschrift übrigens nicht erwähnte Hauptvortheil dieser Anordnung dürfte darin zu suchen sein, dass die Umkehrung der Stromrichtung für die Ausscheidung von Fremdkörpern besonders günstig ist. Textabbildung Bd. 302, S. 52 Fig. 94.Messer von Kent. Damit sind die bemerkenswerthen Constructionstypen erschöpft und es bleibt übrig, auf die constructiven Details, die freilich für die Brauchbarkeit der Messer von nicht geringerer Bedeutung sind, des Näheren einzugehen. Es war oben dargelegt, dass die Messgenauigkeit der Scheibenmesser wesentlich davon abhängt, dass die Scheibe die beiden Gehäusehälften dauernd in je einer, über die ganze Breite des Gehäuses reichenden Linie berührt. Dazu ist eine Führung nothwendig, welche jede Kippbewegung der Scheibe ausschliesst. Um eine Entfernung der Scheibe von dem Scheibengehäuse zu verhindern, war von Thomson und Lambert bei dem in Fig. 84 und 85 dargestellten Messer auf den Kugelzapfen, welcher die Uebertragung der Scheibenbewegung auf das Zählwerk bewirkt, eine Rolle aufgesetzt, welche auf einem am Gehäuse festsitzenden Führungskegel rollte, so dass der Kugelzapfen in der That in Uebereinstimmung mit der oben gestellten Bedingung eine Kegelfläche beschreibt. Textabbildung Bd. 302, S. 53 Fig. 95.Thomson's Messer. Später sind dann insbesondere von Thomson noch eine ganze Reihe von Anordnungen angegeben, welche alle denselben Zweck verfolgen, die Scheibe in dauerndem Contact mit dem Gehäuse zu halten. Da ist zunächst die in der amerikanischen Patentschrift Nr. 387828 angegebene Einrichtung (Fig. 95), welche sich von der soeben erwähnten und in Fig. 85 dargestellten nur dadurch unterscheidet, dass der Kugelzapfen auch nach unten hin durch die Kugel hindurchgeführt ist, so dass die Möglichkeit der Anordnung einer zweiten Führungsrolle mit dem zugehörigen Führungskegel, symmetrisch zu den am oberen Ende des Kugelzapfens vorgesehenen, gegeben ist, wodurch eine einseitige Beanspruchung des Kugelzapfens vermieden ist. Textabbildung Bd. 302, S. 53 Fig. 96.Thomson's Messer. Bei einer anderen gleichzeitigen Construction (Amerikanisches Patent Nr. 387829) wird zur Sicherung eines ordnungsmässigen Scheibenganges ein zwischen Kegelflächen des Gehäuses laufender Führungsblock vorgesehen (Fig. 96), durch welchen der Kugelzapfen hindurch geführt ist. (Schluss folgt.)