29. Juli 1905: Die Kreisel und ihre Leistungen. Unter diesem Titel hat Hr. Zivilingenieur Hagens auf S. 807 des laufenden Jahrganges dieser Zeitschrift eine Reihe von Versuchen veröffentlicht, die er mit einer Anzahl von Entwässerungs-Zentrifugalpumpen unter verschiedenen Verhältnissen ausgeführt hat. Die Versuche, die eine sehr umfangreiche und mühevolle Arbeit darstellen, sind besonders dadurch interessant, daß ihnen vollständige Angaben über die benutzten Kreiselräder beigegeben sind. Beim Nachrechnen der Ergebnisse fand Hr. Hagens, daß die üblichen Formeln zur Berechnung der Leistungen von Zentrifugalpumpen hier nicht zutreffen, und dies veranlaßte ihn, eine besondere Theorie zu entwickeln. Leider steht diese auf einer unrichtigen Grundlage, so daß die aus ihr gezogenen Folgerungen ihrerseits auch nicht als zutreffend anerkannt werden können. Das schöne Zahlenmaterial hat mich veranlaßt, die Versuche selbst eingehend nachzurechnen. Wenn ich dabei auch nicht dazu gelangt bin, die Versuche mit der richtigen Theorie in Einklang zu bringen dazu haftet beiden noch viel zu viel Unsicheres so kam doch einiges dabei heraus, was bei künftigen Versuchen und selbst bei künftigen Entwürfen nicht ohne Nutzen und daher von allgemeinem Interesse sein dürfte. Fig. 1 und 2. The an 2 g gemessen wird. Mit der Einführung dieses Ueberdruckes ist der Drehung Rechnung getragen, und der Durchfluß kann gerade so behandelt werden, als ob die Drehbewegung nicht vorhanden wäre. Um das Wasser beim Durchfluß von der Geschwindigkeit w1 längs des Kanales auf die Geschwindigkeit 202 zu bringen, muß der äußere Ueberdruck um die Wassersäule W., 2 W2 w12 2 g ermäßigt werden, wobei indessen die Reibungswiderstände nicht berücksichtigt sind. Für den gesamten äußeren Ueberdruck ergibt sich somit die Gleichung 2 W2 w1 2 2 g 29 (1). Mit Rücksicht auf die einbezogene Gleichung (1) ist diese Beziehung nur für den reibungsfreien Zustand gültig, Durch die Reibung wird die Arbeit herabgezogen, natürlich zugleich auch die geförderte Wassermenge. Die Anwendung dieser beiden Gleichungen auf das Kreiselrad ist abgesehen von der Reibung, die darin nicht berücksichtigt ist mit einigen Schwierigkeiten und Unsicherheiten verbunden. Sie muß voraussetzen, daß alle Wasserfäden eine gleichartige Bewegung besitzen, und daß namentlich der Kanalquerschnitt überall vom Wasserstrahl ausgefüllt wird. Gerade diese Voraussetzung trifft bei den untersuchten Kreiseln nicht zu, wie folgende Rechnung beweist. Unter der Voraussetzung gleichmäßiger Füllung des Kanales beim Austritt läßt sich, da die geförderte Wassermenge bekannt ist, leicht die relative und somit auch die. absolute Austrittgeschwindigkeit berechnen. Die entsprechende Bewegungsenergie, vermehrt um die Förderarbeit, stellt sich hierbei erheblich größer heraus als die tatsächlich zur Bewegung des Kreisels verbrauchte Arbeit, was ja unmöglich ist und beweist, daß die Voraussetzung nicht zutrifft: der austretende Wasserstrahl hat einen kleineren Querschnitt als der Kanal; er legt sich einseitig an die treibende Schaufel und hat eine größere relative Geschwindigkeit, als ihm nach obiger Rechnung zukäme; somit ist seine absolute Geschwindigkeit geringer, als nach obiger Rechnung angenommen werden müßte. Eine weitere Unsicherheit liegt darin, daß man bei Kanälen von endlichem Querschnitt nie recht weiß, auf welchen Halbmesser man Ein- und Austritt zu beziehen hat, um einen richtigen Mittelwert zu erhalten. Eine fernere Unsicherheit liegt darin, daß über den Zustand des Wassers beim Eintritt und über den herrschenden Druck nichts Sicheres bekannt sein kann, solange das Kreiselrad nicht mit einem Leitapparat versehen ist oder unmittelbare Beobachtungen vorliegen. Wenn die Radschaufeln bis zur Achse zurückreichen, tritt jedenfalls beim Eintritt ein starker Stoß auf, wodurch die Unsicherheit noch weiter gesteigert wird. Es ist mir darum auch nur für den Kreisel Wolitta neu, dessen Schaufeln am inneren Radumfang ansetzen, möglich geworden, eine leidliche Uebereinstimmung zwischen Versuch und Theorie herzustellen. Ich habe zunächst die vom Kreisel auf das Wasser übertragene Arbeit zu bestimmen versucht, indem ich von der effektiven Arbeit der Dampfmaschine, wie sie Hr. Hagens nach Hrabák aus der indizierten Arbeit berechnet, für die Reibung des Rades im umgebenden Wasser einen Abzug machte. Diese Reibung wird etwa proportional der Fläche und proportional dem Quadrate der Geschwindigkeit sein. Somit würde die Reibungsarbeit den Ausdruck annehmen: 2 L2 = cu1⁄23r22, worin nach einer auf Grund des Rohrreibungskoeffizienten vorgenommenen Schätzung etwa c 1 zu setzen ist. Aus der Gleichung (2a) wurde sodann c' und weiterhin w2 berechnet und mit diesem Wert aus der Gleichung (1a) der äußere Ueberdruck (pa-pi): 7 bestimmt. Für den Kreisel Wolitta neu ergab sich hierbei in recht guter Uebereinstimmung für die Versuche Nr. 1, 2 und 4 CU 2 зроз P2 P1 0,86 H, γ wobei H das ganze Gefälle bedeutet. Für Versuch Nr. 3 erreicht der Ueberdruck die Größe 0,92 H. Es mag daran erinnert werden, daß die Reibung im Laufrad eine Verminderung des Ueberdruckes bewirkt. Für die Beschleunigung des Wassers in der Zuleitung und für die Ueberwindung der Reibung darin wird ein gewisser Druck verbraucht; es tritt infolgedessen eine Abnahme des inneren Druckes, aber eine Steigerung des äußeren Ueberdruckes ein. Die beiden Einflüsse heben sich zum Teil auf, und um so näher kommt der berechnete Wert für den Ueberdruck der Wahrheit. Bestimmt man mit dem errechneten Wert von w2 den Ausflußquerschnitt, so kommt man für den Kreisel Wolitta neu unter Beibehaltung der Winkel auf eine äußere Radbreite von 120 statt 200 mm. Es wäre leicht, auf Grund der für den Kreisel Wolitta neu vorliegenden Erfahrungen und mit Hülfe der vorstehenden Betrachtungen einige einfache Regeln für den Bau ähnlicher deutscher Ingenieure. Kreisel aufzustellen. Mit Rücksicht auf die Unzuverlässigkeit der Grundlagen mag das indessen unterbleiben. Man wird besser das Augenmerk auf eine Vermehrung des Beobachtungsmaterials richten müssen, um eine bessere Grundlage zu schaffen. Am bequemsten könnte dies durch ein elektrisch betriebenes Kreiselrad geschehen, weil es hierbei leicht ist, in jedem Augenblick den Arbeitsverbrauch zu bestimmen, so daß ein Versuch in der kürzesten Zeit durchgeführt werden kann. Es wären fortlaufende Reihen mit zuerst steigender und hernach bis zum Abschnappen sinkender Geschwindigkeit bei verschiedenen, möglichst konstant zu haltenden Gefällen vorzunehmen, wobei namentlich auch der Bestimmung der Reibung im stehenden Wasser Aufmerksamkeit geschenkt werden muß. Die absolute Austrittsgeschwindigkeit des Wassers ließe sich aus der Richtung berechnen, die eine hart am äußeren Umfang aufgestellte Einrichtung nach Art einer Windfahne annimmt. Der Druck am inneren Radumfange könnte durch eine Piezometerröhre, die von unten her eingeführt wird, leicht unmittelbar gemessen werden. Auch zur Bestimmung des Spaltverlustes sollten unmittelbare Versuche angestellt werden usw. Derartige Versuche könnten viel bequemer und ohne Einbuße für ihre Brauchbarkeit an einem Modell von etwa 3 bis 400 mm Raddurchmesser ausgeführt werden, deren Kosten jedenfalls mit einer recht bescheidenen Summe bestritten werden könnten. In konstruktiver Beziehung wäre zu bemerken, daß man in erster Linie trachten sollte, den Spaltverlust, der eine bedeutende Größe erreicht, zu vermindern. Wenn man den Wirkungsgrad für den Kreisel Wolitta neu für die wirklich durch das Rad gegangene Wassermenge (Fördermenge + Spaltverlust) und unter Abzug der Radreibung im Wasser ausrechnet, so kommt man auf Werte von über 80 vH, was doch schon recht hübsch ist. Ich schlage die Anwendung einer mehrfachen Labyrinthdichtung vor, wie sie in der Skizze angedeutet ist. Der Führung des Wassers ist die größte Sorgfalt zu schenken: freiliegender, trichterförmiger Einlauf, stetige Verjüngung der Querschnitte und insbesondre Verengung der Radkanäle beim Austritt auf das gerade erforderliche Maß sind die unerläßlichen Bedingungen für einen möglichst hohen Wirkungsgrad. Die Winkel zwischen Schaufel und Umfang kleiner zu nehmen als bei Wolitta neu (30° beim Eintritt, 20° außen), dürfte keine Verbesserung sein. Die Schaufeln bis zur Achse rückwärts zu verlängern, halte ich für schädlich, weil dabei ein Stoß des Wassers beim Eintritt nie vermieden werden kann. Hr. Hagens glaubt, ihm aus dem Wege gehen zu können, indem er die Schaufelkante nach vorn umbiegt (Fig. 18 S. 813). Da diese Umbiegung eine nachherige Erweiterung des Kanales zur Folge hat, ist der Stoß doch nicht zu vermeiden; er wird nur verlegt. Ob sich durch die Anwendung eines Leitrades im Eintritt eine Verbesserung erzielen ließe, die einen ausreichenden Gegenwert für die Komplikation bilden würde, scheint mir sehr zweifelhaft zu sein; eher wäre noch mit einem Diffuser am Austritt etwas zu erreichen. Angelegenheiten des Vereines. Von den Mitteilungen über Forschungsarbeiten, welche der Verein deutscher Ingenieure herausgibt, ist das vierundzwanzigste Heft erschienen; es enthält: Klemperer: Versuche über den ökonomischen Einfluß der Kompression bei Dampfmaschinen. Bach: Versuche über die Festigkeitseigenschaften von Stahlguß bei gewöhnlicher und höherer Temperatur. Der Preis jedes Heftes im Buchhandel ist 1 M. Bestellungen, denen der Betrag beizufügen ist, sind an die Verlagsbuchhandlung von Julius Springer, Berlin N., Monbijouplatz 3, zu richten. Selbstverlag des Vereines. Lehrer, Studierende und Schüler der technischen Hochund Mittelschulen können jedes Heft für 50 Pfg. beziehen, wenn Bestellung und Zahlung an die Geschäftstelle des Vereines deutscher Ingenieure, Berlin N.W., Charlottenstraße 43, gerichtet werden. Lieferung gegen Rechnung, Nachnahme usw. findet nicht statt. Vorausbestellungen auf längere Zeit können in der Weise geschehen, daß ein Betrag für mehrere Hefte eingesandt wird, bis zu dessen Erschöpfung die Hefte in der Reihenfolge ihres Erscheinens geliefert werden. Kommissionsverlag und Expedition: Julius Springer in Berlin N. Buchdruckerei A. W. Schade, Berlin N. zu Nr. 30 der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure vom 29. Juli 1905. Zum Mitgliederverzeichnis. Aenderungen. Aachener Bezirksverein. C. Houben, Ingenieur, Sterkrade. Bayerischer Bezirksverein, Friedrich Bertram, Dipl.-Ing., München, Innere Wiener Str. 28. Bergischer Bezirksverein. Dr. phil. Karl Krekeler, Chemiker, Mülheim a/Rhein, Berliner Str. 50. Berliner Bezirksverein. Paul Abl, Ingenieur, Stuttgart, Weimarstr. 48. Aug. Boettcher, Zivilingenieur, Berlin N.W., Cuxhavener Str. 16. 1 C. Bona, Betriebschef bei Werner & Pfleiderer, Cannstatt, Haldenstr. 6. Emil Fritschi, Ingenieur, Rüti, Ct. Zürich, Schweiz. Walter Mathesius, Professor an der Techn. Hochschule, Berlin W., Franz Pärr, Ingenieur, Wien VII, Kaiserstr. 30 Fritz Petri, Ingenieur, Bergedorf, Lübecker Str. 7. Iwan Riesz, Dipl.-Ing. der Bergmann-Elektr.-Werke A.-G., Charlottenburg, Leibnizstr. 28. Wilh. Rodis, Ingenieur, Berlin N.W., Oldenburger Str. 30. Eug. Meßner, Ingenieur, Würzburg, Sieboldstr. 13. Breslauer Bezirksverein. Hans Kellner, Ingenieur, Mariendorf bei Berlin, Dorfstr. 27 a. M. G. Schott, Fabrikbesitzer, Halensee bei Berlin, Kurfürstendamm 114. Dresdener Bezirksverein. Carl Groß, i/Fa. Carl Groß, Dresden, Marienstr. 16. Elsafs-Lothringer Bezirksverein. Ernst His, Dipl.-Ing., Basel, Steinenring 45. Jakob Ruf, Ingenieur, Société Laitière Maggi, Mèru, Oise, Frankreich. Franz Theis, Ingenieur des Deutsch-Luxemburg. Bergw.- u. HüttenAkt.-Ver., Differdingen, Luxemburg. Emscher Bezirksverein. M. Kroll, Ingenieur beim Eisener Bergwerksverein »König Wilhelm«, Borbeck. Fränkisch-Oberpfälzischer Bezirksverein. Peter Blumrath, Betriebsingenieur, Eygelshoven, Prov. Holl. Limburg. Franz Einberger, Ingenieur bei der Gesellschaft für Lindes Eismaschinen, Wiesbaden. Oskar Groß, i/Fa. Groß & Sohn, Zentralheizungen, Nürnberg, Sulzbacher Str. 24. J. K. Meyer, Ingenieur, Reinickendorf-W., Eichbornstr. 15. Willy Seller, Eisenbahnbetriebsinspektor bei den Meckl.-Pom. Schmalspurbahnen, Friedland i/Mecklenburg. Wilh. Wolf, Oberingenieur bei der Maschinenfabrik u. Eisengießerei von Gebr. Meer, M.-Gladbach. Frankfurter Bezirksverein. Ernst Wachtel, Ingenieur, Direktor bei Merrem & Knötgen G. m. b. H., Wittlich, Moselbahn. Willy Cox, Ingenieur, Hannover, Langensalzastr. 23. Eug. Kreß, Ingenieur, Berlin W., Jägerstr. 9. Ekhardt Luft, Ingenieur, Braunschweig, Maschstr. 10. Ferd. Schumayer, kgl. Reg.-Bauführer, Bauassistent bei der kgl. Conr. Taucher, Techniker und Prokurist bei Paul Stotz, Stuttgart, Landhausstr. 47. F. Tscheulin, Ingenieur, Aalen, Württemberg. Rud. Weißenburger, Technischer Leiter der »Orivit« A.-G., Köln August Goepfert, Techniker, Berlin O., Kronprinzenstr. 5. E. F. Heyen, Ingenieur, Tegel bei Berlin, Schlieperstr. 65. Gottdank Kothny, Ingenieur, c/o. A. S. Cameron Steam Pump Works, 433 East 23nd Str., New York. Johannes Leiße, Ingenieur, Essen a/Ruhr, Henriettenstr. 17. Francesco Lettri, Maschinentechniker, Bendlikon bei Zürich. Rudolf Némečèk, Ingenieur bei Th. Schultz & L. Goebel, Wien VIII, Josefstädter Str. 57. Otto Osewald, Ingenieur bei Ed. Laeis & Co., Trier. A. Pfau-Riedel, Ingenieur, Chief of hydr. Turb. Dept. c/o. Allis Chalmers Co., Milwaukee, Wisc., U. S. A. Rudolf Pietsch; Ingenieur, Mitinhaber der Firma R. Pietsch & C. M. Nötzl, Wien VIII, Albertgasse 57. Carl Roth, Ingenieur, i/F, Melms & Pfenninger G. m. b. H., MünchenHirschau. Ernst Schmidt, Reg.-Baumeister a. D., Direktor der Comp. General de Tranvias, Barcelona, Calle Cortes 539 ace Karl Gelbert, Ingenieur des Eisenwerkes Kaiserslautern, Kaiserslautern. P./S. Gust. Hannesen, Ingenieur bei Thyssen & Co., Mülheim a/Ruhr, Sandstr. 63. E. Blumenthal, Oberingenieur und Fabrikdirektor, Hamburg, Hofweg 31. B. Wbg. R. Emil Himmelspach, Bergwerksdirektor, Bensberg bei Köln a/Rh. K. Wilh. Pieper, Städt. Baumeister a D., Hannover, Kokenstr. 1. H. Neue Mitglieder. Aachener Bezirksverein. K. Schoppe, Ing. beim Dampf kessel - Ueberwachungs-Verein, Aachen. Berliner Bezirksverein. Wieslaw von Chrzanowski, Dipl.-Ing., Assistent an der Techn. Hochschule, Charlottenburg, Goethestr. 68. Wilhelm Lotz, Dipl.-Ing., Assistent an der Technischen Hochschule, Charlottenburg, Wallstr. 32. Bochumer Bezirksverein: Jul. Lauten, Zivilingenieur, Herne. Rheingau-Bezirksverein. Carl Friedr. Marotzky, Direktor des Elektrizitätswerkes, Bingen. Ruhr-Bezirksverein. Ferd. Guth, Ingenieur bei Thyssen & Co., Mülheim a/Ruhr, Eppinghofer Str. 134. Siegener Bezirksverein. Westfälischer Bezirksverein. Heinrich Jucho, Ingenfeur, 1/Fa. C. H. Jucho, Dortmund. Württembergischer Bezirksverein. Paul Wigand, Direktor der Stuttgarter Zementfabrik, Schelklingen bei Blaubeuren i/Württemberg. Keinem Bezirksverein angehörend. Walter Franck, Dipl.-Ing., Groß-Lichterfelde-West, Geibelstr. 7. Joseph Stephan, Dipl.-Ing., Kulmbach, Kressenstein 13. 0. Wolff, Dipl.-Ing. bei Ehrhardt & Sehmer, St. Johann a/Saar, Futterstr. 12. Gesamtzahl der ordentlichen Mitglieder 19757. |