Ein Jahrhundert Turbinenbau. Ein Jahrhundert Turbinenbau. Vor hundert Jahren setzte die Gesellschaft zur Förderung von Wissenschaft und Technik in Paris einen Preis von 6000 Franken für die Herstellung einer brauchbaren Turbine aus. Alle bis dahin angestellten Versuche, die bis in die Antike zurückreichen, waren nicht in der Lage, dieses für die Kulturwelt so bedeutsame Problem befriedigend zu lösen. Die ältesten Vorläufer dieser Maschinen sind wahrscheinlich die alten tibetanischen Gebetsmühlen (zu sehen im Berliner Museum für Völkerkunde), sowie altrumänische Mühlen (zu sehen im Deutschen Museum in München), die bereits ein dem Peltonrad im heutigen Turbinenbau ähnelndes Wasserrad besaßen. Der Erfinder des Wasserrades, aus dem die Turbinen hervorgegangen sind, ist unbekannt geblieben. Bei den Aegyptern, Assyrern und Chinesen war es zum Antrieb von Getreidemühlen in vorgeschichtlichen Zeiten bekannt. In Deutschland finden wir es seit dem 4. Jahrhundert n. Chr. Schon damals versuchte man, senkrechte Achsen wie bei modernen Turbinen anzuwenden. Es vergingen jedoch viele Jahrhunderte, ehe man an eine Verbesserung der alten Wasserräder heranging. Um 1600 erschien in Venedig eine Abhandlung und um 1629 eine ähnliche von Jakobus de Strada (in Frankfurt a. M.) über die Theorie einer turbinenähnlichen Wasserkraftmaschine. Giovanna Branca, der in demselben Jahre ein Werk „Le maschine“ veröffentlichte, hatte 1637 das Turbinensystem und zwar als Dampfturbine erfunden, die erst in neuerer Zeit von Laval und Parson wieder ans Tageslicht gezogen und zu hoher technischer Vervollkommnung entwickelt wurde. Etwa 90 Jahre nach Brancas Erfindung bewies Daniel Bernoulli (1730) die Reaktionswirkung des Wassers und 1750 konstruierte der Göttinger Segner die einfachste Radialturbine, das Segnersche Wasserrad. Der Erfinder des Leitapparates war Leonhard Euler, der um jene Zeit (1750) die Turbinentheorie entwickelte. Von Burdin stammt der Name Turbine. Er benannte so ein von ihm im Jahre 1824 erfundenes horizontales Wasserrad. Außer Parent, Borda, Gerstner, Smeaton und Brossul haben sich Poncelet und Fourneyron um die Vervollkommnung der Turbinen verdient gemacht. Fourneyron konstruierte 1827 die erste brauchbare Turbine. Er gewann 1833 unter vielen Bewerbern den eingangs erwähnten Preis der Pariser Gesellschaft. Seit jener Zeit wurde auch in Deutschland der Turbinenbau mit größerem Eifer betrieben. Die bekannte Maschinenfabrik Henschel u. Sohn in Cassel erhielt 1837 ein Patent auf Achsialturbinen und fast gleichzeitig der Mühlhauser Werkmeister Jonval. Die erste Henschel-Jonval-Turbine wurde 1841 in Holzminden in Betrieb genommen. Bis gegen Ende des vergangenen Jahrhunderts war dieses Reaktions-Achsialsystem vorherrschend in Europa. Es wurde später durch die Girardsche Aktions- und Partialturbine verbessert. Einige Jahre nach der Henschel-Jonvalschen Erfindung baute ein amerikanischer Ingenieur (1849) die nach ihm benannten Francis-Turbinen. Bei diesem System erfolgt bekanntlich die Zuführung des Wassers von außen. Das Laufrad dreht sich im Leitrad. Die Anregung zu dieser Bauart, die wegen ihres hohen Nutzeffektes häufig angewandt wird, stammt von Professor Redtenbacher in Karlsruhe. Seine Vorschläge wurden jedoch damals in Deutschland wenig beachtet. Bedeutsamen Anteil an der Entwicklung dieser Maschinen hat ein anderer Amerikaner, der Ingenieur Pelton. Seine im Jahre 1880 erfundenen Pelton-Räder dienen vornehmlich zur Ausnützung von Wasserläufen mit hohem Gefälle. Vor einigen Jahren wurde eine Peltonturbine mit der hohen Leistung von 20 000 PS hergestellt, bei dem der Höhenunterschied zwischen Oberwasser- und Unterwasserspiegel der Kraftanlage fast 900 m beträgt. Die sek. Wassermenge stellt sich auf nur 2 cbm. Der Wirkungsgrad beläuft sich auf 83,5. Zu den vorhandenen bewährten Turbinenbauarten hat sich in neuerer Zeit die Kaplanturbine gesellt, die mancherlei Vorzüge aufweist. Ihr guter Wirkungsgrad wird dadurch erreicht, daß auch die Laufradschaufeln während des Betriebes automatisch durch Regler verstellt werden können. Große Aehnlichkeit mit den Maschinen von Kaplan haben die Movdy-Räder. Sie besitzen indessen viel dichter stehende Schaufeln als jene und nähern sich in dieser Hinsicht den Francis-Turbinen. In neuerer Zeit sind bei fast allen Systemen gewaltige Fortschritte zu verzeichnen. Die Leistungsfähigkeit ist gegen einst zu nie geahnter Höhe gesteigert. Im großen und ganzen gibt es in der Jetztzeit nur mehr zwei Turbinengattungen. Es sind dieses die Francis-Turbinen und die Freistrahlturbinen in verschiedener Ausführungsart. Alle oben genannten älteren Bauarten sind heute kaum noch dem Namen nach bekannt. Einige Zahlen über die größten Wasserturbinen kennzeichnen den neuerlichen unaufhörlichen Fortschritt. Deutsche Riesenwasserturbinen laufen in den Kraftwerken Aufkirchen und Eiting an der mittleren Isar. Der Eintrittsdurchmesser des Spiralgehäuses beträgt dort 4 Meter und die größte diametrale Erstreckung 14 Meter. Eine moderne Schnellzugslokomotive hätte bequem Platz darin. Sie sind ebenso groß wie die bekannten amerikanischen Aggregate. Im Kachlet-Werk bei Passau werden zur Zeit Turbinen aufgestellt, von denen jede fast 10 000 PS leistet und eine Wassermenge von 92,5 cbm/sec schluckt. Das Laufrad, das größte in Deutschland, hat einen Durchmesser von 4,6 Metern und besitzt 6 Schaufeln aus Stahlguß. Die größte bei uns in Betrieb befindliche Wasserturbine dürfte die 27000 PS Tangential-Turbine des Murg- und Schwarzenbach-Werkes sein. Während die großen Turbinen des Walchenseekraftwerkes 18000 PS leisten, sollen in Norwegen 8 von Deutschland gelieferte Freistrahlturbinen von je 36000 PS aufgestellt werden In Schweden sind Turbinen gebaut, die einen Durchmesser von 6 m haben und 63000 kg wiegen. Die größte Turbinenanlage besitzt das bekannte Kraftwerk am Niagarafall. Die dort vor 6–7 Jahren aufgestellten Aggregate von je 37500 PS wurden im vergangenen Jahre durch solche von 70000 PS und nunmehr durch 3 neue Francis-Turbinen von je 84000 PS Leistung ergänzt. Jede wiegt 635 t und das Laufrad allein 54 t. Es ist aus einem Stück gegossen. Die Hauptwelle ist 5,4 m lang und aus einem Stück geschmiedet. Fertig ausgebaut soll diese Anlage unter einem Dach über 500000 PS verfügen. Um die gleiche Leistung wie eine 70 000 PS Turbine im Betriebsjahre zu erzeugen, sind rund 500000 t bester Steinkohle bei bester Ausnützung erforderlich. Eine neuere Erfindung zur Gewinnung von Elektrizität aus Wasser ist die sog. Freistromturbine des Wiener Ingenieurs Eduard Sueß. Sie bezweckt Energie ohne Gefälle, d.h. unter Umgehung kostspieliger hydroelektrischer Kunstbauten, wie bisher, zu erzeugen. In das konische Gehäuse einer solchen Turbine, wie sie kürzlich in der Donau bei Wien in Betrieb gesetzt wurde, ist ein vierflügeliger, einer Schiffsschraube ähnlich sehender Propeller eingebaut. Der Eintrittsquerschnitt beträgt 1,5 qm und der des Austritts 2 qm. Die Länge des Gehäuses ist 2 m. Der engere Teil muß gegen den Strom gerichtet sein. Diese Anordnung bewirkt, daß die Wassergeschwindigkeit im Gehäuse selbst verringert wird. Die umfließenden Wassermengen üben infolgedessen eine Saugwirkung auf das durchströmende Wasser aus, wodurch sie die Wirkung auf den Propeller so erheblich verstärken, daß eine wirtschaftliche Gewinnung elektrischer Energie möglich wird. Diese Turbine funktioniert überraschend befriedigend. Das Ergebnis beträgt bei einer Strömungsgeschwindigkeit der Donau von 3,5 m zwischen 12 bis 14 PS eff. Leistung. Der Wirkungsgrad erreicht 74%. Er kommt demnach dem der Gefälleturbinen neuerer Konstruktion gleich. Etwa 10 Meter stromabwärts hat das Flußwasser wieder die volle Geschwindigkeit. An dieser Stelle könnte demnach eine neue Freistromturbinen-Anlage versenkt werden. Die Entwicklung der Dampfturbine hat seit ihrer Erfindung lange Zeit geruht. Aber auch sie hat in der Jetztzeit bedeutende Fortschritte gemacht, die vor allem auf Verbesserungen der Konstruktionen und widerstandsfähiger Baustoffe (Stahlguß, legierte Stähle und Sondermetallegierungen) beruhen. Kürzlich ist ein Stahl für Dampfturbinenschaufeln erfunden, der bei Temperaturen von 90° einwandfrei arbeitet. Vor etwa einem Jahrzehnt baute man Dampfturbinen von 3000 bis höchstens 8000 PS. Neuzeitlich beträgt die erzielte Leistung schon 30000 und die der größten der Welt sogar 100000 PS (Kraftwerk Rummelsburg). Die größte derartige Turbogruppe mit 280000 PS Dauerleistung ist kürzlich der amerikanischen Brown-Boveri-Gesellschaft in Auftrag gegeben. Die einzelnen Teile – sie besteht aus einem Hochdruckteil von 75000 KW bei 1800 Umdr./min und dem Niederdruckteil mit 85000 KW bei 1200 Umdr./min – werden in den deutschen Anlagen dieser Werke ausgeführt. Große Bedeutung scheint die Technik der Turbo-Lokomotiven zu bekommen. Auf diesem Betätigungsgebiet ist ein hochgemutes Vorwärtsdringen und bienenemsiger Fleiß zu beobachten. Die Entwicklung der Gasturbinen hat zwar eine vielhundertjährige Geschichte, aber nur wenig Fortschritte zu verzeichnen. Bereits im Jahre 1791 erhielt Barber ein englisches Patent (Nr. 1833) auf eine Verbrennungsmaschine, die nach dem Prinzip einer Turbine betrieben werden sollte. Diese Idee wurde erst in der zweiten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts wieder aufgenommen. Es entstanden damals die Explosions-Gasturbinen und andere Abarten (Dalwitzsche Petroleum -Gasturbinen). Versuche von Dünkel (1903), von Lemale, Holzwarth-Junghans u.a. litten an dem Mangel eines geeigneten Baustoffes zur Herstellung der Turbinenschaufel sowie an der Durchführung geeigneter Kühlung. Praktische Eroberungen liegen bisher nicht vor. Nach Leich soll zwar eine von ihm konstruierte 15000 PS Gasturbine in einem Stockholmer Elektrizitätswerk laufen. Nähere Daten sind hierüber jedoch nicht zu erhalten. Ebenso liegen über die Erfindung einer neuen Gasturbine des norwegischen Ingenieurs Elling keinerlei Nachrichten vor. Vielleicht gelingt es dem deutschen Professor Stauber, in absehbarer Zeit seine Gasturbine befriedigend auszugestalten. Eine umwälzende Erfindung soll die Motorturbine eines englischen Ingenieurs im Auto- und Flugverkehr bringen. Diese neuartige Turbine soll eine Effektivität von nahezu 80% gegen nur 25% bei einem gewöhnlichen Benzinmotor ergeben. Ob die Versuche mit Windkraftturbinen jemals von Erfolg begleitet sein werden, muß erst die Zukunft beweisen. Landgräben