Titel: | Ueber einen neuen Ventilator für Seidenzüchtereien, Krankenhäuser, Schauspielhäuser etc.; von Hrn. Combes, Ober-Berg-Ingenieur. |
Fundstelle: | Band 69, Jahrgang 1838, Nr. XXVII., S. 129 |
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XXVII.
Ueber einen neuen Ventilator fuͤr
Seidenzuͤchtereien, Krankenhaͤuser, Schauspielhaͤuser etc.; von
Hrn. Combes,
Ober-Berg-Ingenieur.
Aus dem Bulletin de la Société
d'encouragement. April 1838, S. 178.
Mit Abbildungen auf Tab.
III.
Combe's Ventilator fuͤr Seidenzuͤchtereien
etc.
Unter den Vorrichtungen, deren man sich bedient, um luftfoͤrmige
Fluͤssigkeiten in Bewegung zu sezen, zeichnet sich der Ventilator mit
Centrifugalkraft, welcher unter dem Namen der Puzmuͤhle (tarare) allgemeiner bekannt ist, durch seine Einfachheit
und durch die geringen Anschaffungs- und Unterhaltungskosten am
vortheilhaftesten aus. Dazu kommt aber auch noch, daß die beweglichen Theile nur
einer continuirlich rotirenden Bewegung theilhaftig sind, wodurch ein vollkommen
gleichmaͤßiger Nuzeffect erzielt wird.
Indem ich bei Gelegenheit der Forschungen, die ich uͤber die Ventilirung der
Bergwerke anstellte, den Bau dieser Ventilatoren nach den Principien der angewandten
Mechanik festzusezen suchte, ergab sich mir gar bald, daß der gewoͤhnliche
Bau derselben, wie man ihn auch in einigen Buͤchern angegeben findet, mit
diesen Principien nicht im Einklange steht. Ich theile daher hier auf Veranlassung
der HHrn. d'Arcet und H. Bourdon die
Resultate mit, zu denen ich in Betreff der fuͤr Seidenzuͤchtereien
(Magnanerien) etc. bestimmten Ventilatoren gelangte. Ich umgehe hiebei alle
algebraischen Formeln, will aber dafuͤr mit wenigen Worten die Principien der
Mechanik, auf welche sich die neue von mir vorgeschlagene Baumethode fußt, in
Erinnerung bringen.
Um einen geschlossenen Raum zu ventiliren, muß die Luft, womit er erfuͤllt
ist, durch frische, in der aͤußeren Atmosphaͤre geschoͤpfte
Luft ersezt werden. Die Ortsveraͤnderung einer Luftwaffe nach irgend einer
Richtung erheischt in einer Atmosphaͤre, welche als im Gleichgewichte
befindlich angenommen wird, der Theorie nach keinen Aufwand an Triebkraft; weil
durch diese Ortsveraͤnderung weder der Schwerpunkt der gesammten
Atmosphaͤre, noch auch die Compression der Schichten, aus denen sie besteht,
eine Veraͤnderung erleidet. Das Verhalten ist hier ganz dasselbe wie bei dem
Transporte von Lasten in horizontaler Richtung, wobei auch kein anderer Kraftaufwand
noͤthig ist, als zur Ueberwindung der Reibung und des sonstigen bei der
Bewegung der in Anwendung gebrachten Maschine erwachsenden passiven Widerstandes
erfordert wird. Wenn nun aber auch die Ortsveraͤnderung der Luft der Theorie
nach keinen Kraftaufwand bedingt, so erheischt dagegen das Eintreiben der Luft in
einen Raum mit einer bestimmten Geschwindigkeit, wie bei den Geblaͤsen einen
Kraftaufwand, den man in dynamischen Einheiten, von denen jede ein Kilogramm auf
einen Meter senkrechter Hoͤhe gehoben repraͤsentirt,
ausgedruͤkt erhaͤlt, wenn man die eingetriebene Luftmasse mit dem
Quadrate der ihr mitgetheilten Geschwindigkeit multiplicirt, und von dem Producte
die Haͤlfte nimmt. Die Luftmasse erhaͤlt man, wenn man deren in
Kilogrammen ausgedruͤktes Gewicht durch die Intensitaͤt der Schwere
oder durch den doppelten Raum, den ein frei fallender schwerer Koͤrper in der
ersten Secunde seines Falles durchlauft, dividirt.
Hieraus folgt, daß man es, um eine Maschine herzustellen, welche die in einem
bestimmten Raume enthaltene Luft erneuern soll, so anzugehen hat, daß die von dem
Apparate geschoͤpfte Luft mit gar keiner oder wenigstens mit der
moͤglich geringsten Geschwindigkeit in die aͤußere
atmosphaͤrische Luft ausgetrieben wird. Die gewoͤhnliche
Puzmuͤhle entspricht aber dieser Bedingung keineswegs, denn sie ist meistens
so gebaut, daß sie die Luft mit Gewalt durch ein Roͤhrenende austreibt; sie
ist demnach ein wahres Geblaͤse, welches die Luft mit um so groͤßerer
Geschwindigkeit in die Atmosphaͤre treibt, je mehr man die Ventilirung
bethaͤtigen will, und je rascher man zu diesem Zweke den Apparat umtreibt.
Die Triebkraft, womit der Apparat in Thaͤtigkeit gesezt werden soll, wird also wie der Kubus des
Volumens der ausgeschoͤpften Luft in der Einheit der Zeit wachsen: und zwar
abgesehen von dem durch die Reibungen, die raschen Veraͤnderungen der
Geschwindigkeit der Luft und andere von der Form des Apparates abhaͤngige
Widerstaͤnde bedingten Kraftaufwande. Es ist aber nicht schwieriger einen
Ventilator herzustellen, der die Luft mit keiner oder nur einer sehr geringen
Geschwindigkeit austreibt, als Wasserraͤder zu bauen, aus denen das Wasser
selbst dann nur mit einer sehr geringen absoluten Geschwindigkeit austritt, wenn
diese Raͤder mit einer verhaͤlnißmaͤßig sehr großen
Geschwindigkeit umlaufen. Es braucht naͤmlich zu diesem Zweke nichts weiter,
als daß die Puzmuͤhle oder der Ventilator an seinem ganzen Umfange offen
gelassen wird, und daß man den beweglichen, an der Welle fixirten Fluͤgeln
die Form von cylindrischen Oberflaͤchen gibt, deren Zeugeflaͤchen mit
der Achse des Ventilators parallel sind, und deren Basis ein Kreisbogen ist, welcher
mit dem Kreise, den das Ende des Fluͤgels bei seiner Rotationsbewegung um die
Achse beschreibt, eine Tangente bildet. Gibt man den Fluͤgeln eines
derartigen Ventilators eine der Curvenrichtung der Fluͤgel entgegengesezte
Rotationsbewegung, so wird die bei der Centraloͤffnung aufgesaugte, und durch
die Centrifugalkraft gegen den Umfang hin getriebene Luft sich laͤngs der
krummlinigen Fluͤgel hin bewegen, und an deren Umfang mit einer relativen
Geschwindigkeit nach einer der Geschwindigkeit der Fluͤgel entgegengesezten
Richtung austreten. Die absolute Geschwindigkeit der austretenden Luft ist daher
gleich der Differenz zwischen der Geschwindigkeit des Fluͤgels und der
relativen Geschwindigkeit, welche die Luft beim Austritte hat. Waͤren diese
beiden Geschwindigkeiten gleich, so waͤre die absolute Null; jedenfalls
waͤre sie geringer als die Geschwindigkeit des Endes der Fluͤgel.
Es ist erwiesen, daß, wenn der an ihren beiden Enden a, a', c,
c' offenen Roͤhre a, b, c, in Fig. 1, eine
gleichmaͤßige rotirende Bewegung um eine fixe Achse o mitgetheilt wird; und wenn waͤhrend dieser Bewegung die beiden
Roͤhrenenden in fluͤssigen, gleichem Druke
unterliegenden Massen, verbleiben, eine Stroͤmung entsteht, welche bei dem
der Achse naͤher gelegenen Ende a, a' ein-
und bei dem anderen Ende c, c' austritt. Eben so ist
erwiesen, daß, wenn die Fluͤssigkeit durch die Roͤhre dringen kann,
ohne gegen deren Waͤnde anzustoßen, und ohne eine rasche Veraͤnderung
der Geschwindigkeit zu erleiden, die Ausflußgeschwindigkeit bei c, c' genau eben so groß ist, wie jene, welche dieser
Muͤndung durch die gleichfoͤrmige Rotationsbewegung um die Achse
mitgetheilt wird. Hieraus folgt, daß, wenn diese Roͤhre so gebogen ist, daß
ihre Achse s, t, i bei i mit
jenem Kreise tangent
ist, den der Punkt i um die Achse beschreibt; und wenn
die Rotation nach einer der Kruͤmmung der Roͤhre, entgegengesezten
Richtung Statt findet, die absolute Geschwindigkeit der austretenden
Fluͤssigkeit Null seyn wird. Es ist demnach moͤglich, die Luft aus
einem Saale heraus zu schaffen, ohne daß ein groͤßerer Kraftaufwand Statt
findet, als zur Ueberwindung der Reibung noͤthig ist: vorausgesezt jedoch,
daß man mit dem Inneren des Schales die Muͤndungen a,
a mehrerer gekruͤmmter, um eine fixirte Achse umlaufender
Roͤhren, deren Enden in die aͤußere atmosphaͤrische Luft
ausmuͤnden, in Communication sezen kann, und vorausgesezt, daß man Mittel
findet, die Luft des Saales ohne Stoße und ohne rasche Veraͤnderung der
Geschwindigkeit in die beweglichen Roͤhren eintreten zu machen.Dieß sezt voraus, daß der Druk der Luft im Saale und außen in der
Atmosphaͤre fuͤr Schichten, welche sich auf gleichem Niveau
befinden, ebenfalls gleich ist. Dieß ist jedoch nicht der Fall, und zwar
schon deßhalb nicht, weit in Folge der durch das Spiel der Maschine
bedingten Luftcirculation der Druk im Saale geringer seyn muß als der
aͤußere Druk. Der Unterschied im Druke haͤngt uͤbrigens
aber auch noch von der Verschiedenheit der Temperatur und der Feuchtigkeit
im Saale und in der aͤußeren atmosphaͤrischen Luft ab;
jedenfalls wird er jedoch sehr gering bleiben, wenn man den Canaͤlen
und den Oeffnungen, durch welche die Luft auf ihrem Wege geht, große
Dimensionen gegeben hat. Ich nehme hier an, daß diesen Bedingungen
entsprochen ist, und daß demnach der Unterschied im Druke sehr unbedeutend
ist. A. d. O. Hieraus ersieht man auch, daß die relative Geschwindigkeit der bei den
Roͤhren austretenden Luft, und mithin auch das Luftvolumen, welches in einer
Zeiteinheit aus dem Saale gezogen wird, mit der den Fluͤgeln mitgetheilten
Angulargeschwindigkeit im Verhaͤltnisse steht.
Der nach den eben eroͤrterten Principien gebaute und in Fig. 2 und 3 abgebildete Ventilator
entspricht beinahe den gewuͤnschten Bedingungen, so daß mit seiner
Huͤlfe jeder geschlossene Raum mit dem moͤglich geringsten Aufwande an
Kraft ventilirt werden kann. Fig. 2 ist ein
Durchschnitt des Apparates senkrecht auf die Rotationsachse. Fig. 3 ist ein
Durchschnitt durch die Achse senkrecht auf die Durchschnittsflaͤche von Fig. 2 oder
nach der Linie A, B.
Fig. 4 zeigt
die Scheibe, welche die Fluͤgel traͤgt, einzeln fuͤr sich. Fig. 5 zeigt
die an dem Ende der Welle, und zwar an der Seite, an der die Luft zutritt,
angebrachte Stuͤze F mit den beiden Querarmen a, a auf welche die duͤnnen Blechplatten G, welche man in Fig. 6 deutlicher sieht,
geschraubt sind, von Vorne und im Profile betrachtet. Die Blechplatten G glaͤnzen an die Scheibe D, ohne sie jedoch zu beruͤhren. Fig. 7 zeigt die Theile,
womit die Fluͤgel auf der Scheibe D, D stritt
sind, von Vorne und im Profile. Es gehen zu tiefem Zweke durch die Scheibe Bolzen
mit Schraubengewinden, welche auf den Rand der Fluͤgel genietet sind und mit
Schraubenmuttern angezogen werden.
Die aus Schmiedeisen bestehende Achse oder Welle A des
Ventilators kann 27 bis 30 Millimeter Durchmesser haben, und senkrecht oder
waagerecht gestellt seyn; in lezterer Stellung sieht man sie in der Zeichnung. Die
kreisrunde oder auch vierekige, hoͤlzerne Platte. C,
C,
Fig. 3, ist
senkrecht gegen die Welle A gestellt und mit einer
kreisrunden Oeffnung ausgestattet, die ihren Mittelpunkt in der Welle hat, und deren
Radius ox = 0,30 Meter ist. An dieser Oeffnung ist
das ausgeschweifte Rohr E, E angebracht, durch das der
Ventilator mit dem Raume, in welchem die Luft zu erneuern ist, oder auch mit den
direct in diesen fuͤhrenden Canaͤlen communicirt. Die kreisrunde,
hoͤlzerne, mit duͤnnem Eisen bereifte Scheibe D, D, welche man in Fig. 3 sieht, ist
unveraͤnderlich an der Welle A befestigt, und an
ihr sind die krummlinigen Fluͤgel angebracht. Ihr Durchmesser ist so groß,
daß sie im ganzen Umfange des Ventilators um 2 oder 3 Centimeter uͤber die
Fluͤgel hinausragt; er betraͤgt an dem in Fig. 2 und 3 abgebildeten Apparate
von 1,24 bis zu 1,26 Meter. Die krummlinigen Fluͤgel, welche aus Eisenblech
von hoͤchstens 2 Millimeter Dike bestehen, sind 12 an der Zahl, und wie
bereits gesagt, saͤmmtlich an der Scheibe D, D
befestigt. Fig.
2 zeigt einen Durchschnitt dieser Fluͤgel nach einer gegen die
Welle des Ventilators senkrecht gelegten Flaͤche. Dieser Durchschnitt wird
folgender Maßen verzeichnet.
Man beschreibt von dem Punkte o aus als Mittelpunkt die
beiden concentrischen Kreise b, b und c, c, von denen der erste einen Halbmesser von 0,30,
lezterer einen solchen von 0,60 Meter hat. Zwischen diese beiden Kreise haben die
Fluͤgeldurchschnitte so zu fallen, daß sie mit dem aͤußeren
groͤßeren Kreise tangental sind, waͤhrend sie unter einem halben
rechten Winkel auf den inneren kleineren treffen. Dieser Bedingung wird entsprochen,
wenn man von dem Mittelpunkte o aus mit einem Halbmesser
von 0,252 Meter einen Kreis beschreibt, den man in 12 gleiche Theile theilt, indem
man die in Fig.
2 durch die Ziffern 1 bis 12 angedeuteten Theilungspunkte als die
Mittelpunkte der Fluͤgelcurven nimmt. Jeder Fluͤgel ist hienach ein
Kreisbogen, dessen Radius 0,348 Meter Laͤnge hat; und die Enden der
Fluͤgel befinden sich einerseits an dem Kreise c,
c und andererseits an den Enden der Radien, welche den Mittelpunkt o mit den Mittelpunkten 1, 2, 3 ..... 12 der
Fluͤgel verbinden. Die Hoͤhe der Fluͤgel ist nicht
gleichmaͤßig, wie der Durchschnitt, Fig. 3, zeigt; denn so ist
die Hoͤhe h, l am Ende des Fluͤgels = 0,224 Meter, und die
Hoͤhe m, n am Ursprunge = 0,15 Meter. Die innere
Flaͤche der Scheibe D, D ist dermaßen eingebogen,
daß sie durch die Punkte h, m, h', m' geht; auch
muͤssen die Tangenten bei h und h' mit der Flaͤche C,
C parallel oder gegen die Welle senkrecht gerichtet seyn, so wie das
uͤber die Fluͤgel hinausragende Scheibenende ein flacher Ring seyn
muß.
Die horizontale Welle A ruht mit einem ihrer Enden auf
dem horizontalen eisernen Querbalken a, a, Fig. 5, der
nach dem horizontalen Durchmesser der kreisrunden Oeffnung laͤuft, und der,
damit er den Eintritt der Luft in den Ventilator nicht beeintraͤchtige,
verduͤnnt seyn muß. Er kann in der Mitte eine senkrechte, auf dem unteren
Rande der kreisrunden Oeffnung ruhende Stuͤze F
haben. G, G,
Fig. 5, sind
zwei Blaͤtter aus duͤnnem Eisenbleche, welche an dem Querbalken a, a festgemacht und so ausgeschnitten sind, daß sie den
inneren Raͤndern der Fluͤgel, der inneren Flaͤche der Scheibe
D, D und der cylindrischen Oberflaͤche der
Welle A sehr nahe kommen. Diese Bleche, welche lediglich
dazu bestimmt sind, die wirbelnde Bewegung der Luft zu verhuͤten und sie zu
zwingen, mit einer absoluten, nach der Richtung der Radien des Ventilators Statt
findenden Geschwindigkeit in die von den krummlinigen Fluͤgeln gebildeten,
beweglichen Canaͤle einzudringen, duͤrfen sich an keinem der
beweglichen Theile der Fluͤgel reiben, obschon sie ihnen so nahe als
moͤglich kommen muͤssen.
Das zweite Ende der Welle A ruht in einer Mauer oder auch
in irgend einer anderen, zu dessen Aufnahme geeigneten Unterlage; in Fig. 3 ist ersterer Fall
gedacht. V ist eine Schraubenmutter, welche die Scheibe
D gegen den dikeren Theil der Welle A andraͤngt.
Der Ventilator muß mit großer Sorgfalt aufgestellt und adjustirt seyn. Es kommt sehr
darauf an, daß sich die gegen die stritte Flaͤche C,
C gerichteten Raͤnder genau in einer und derselben ebenen
Flaͤche befinden. Auch muͤssen die inneren Oberflaͤchen der
stritten Platte C, C und der beweglichen Scheibe D, D ganz glatt abgehobelt seyn, so wie diese Theile aus
gut ausgetroknetem Holze zu verfertigen sind, damit sie sich nicht werfen.
Zwischen der beweglichen Scheibe D, D und der
Stuͤze der Welle A ist außerhalb des Ventilators
an dieser Welle eine Rolle P aufgezogen, die mittelst
einer Treibschnur die rotirende Bewegung vermittelt. Der Durchmesser dieser Rolle
muß mit jenem eines anderwaͤrts angebrachten Rades, uͤber welches die
Treibschnur gleichfalls laͤuft, und welches von einem Weibe oder Kinde
mittelst einer Kurbel oder auf irgend andere Weise umgetrieben wird, im
Verhaͤltnisse stehen.
Der nach den angegebenen Dimensionen gebaute Ventilator muß an seinem ganzen Umfange
der atmosphaͤrischen Luft offen stehen, damit die gegen diesen hin getriebene
Luft mit aller Leichtigkeit austreten kann. Ich werde weiter unten die in dieser
Hinsicht zu treffenden Anordnungen angeben, muß jedoch vorlaͤufig bemerken,
daß der Apparat einer doppelten Bedingung entspricht: naͤmlich 1) der, daß
die relative Geschwindigkeit der Luft beim Austritt aus den Canaͤlen der
Geschwindigkeit der Fluͤgel beilaͤufig entgegengesezt ist; und 2) daß
die Luft in die beweglichen Canaͤle eintritt, ohne von Seite der
Fluͤgel gestoßen zu werden. Es erhellt vorerst, daß, wenn man das Ende eines
Fluͤgels 2, Fig. 2, mit dem Mittelpunkte 1 des zunaͤchst vorhergehenden
Fluͤgels 1 verbindet, die Linie qz auf dem
Fluͤgel 1 senkrecht steht, und daß die Ausflußmuͤndung des von den
beiden benachbarten Fluͤgeln gebildeten krummlinigen Canales als ein Rechtek
betrachtet werden kann, welches qz zur Basis und
die Hoͤhe lh des Fluͤgels zur
Hoͤhe hat. Da die Laͤnge von qz
0,052 Meter und die Hoͤhe hl = 0,224 Met.
ist, so ist der Flaͤchenraum der Ausflußmuͤndung von einem der
krummlinigen Canaͤle = 0,052 × 0,224 = 0,011648 Quadratmeter, so daß
also die Summe der Ausflußmuͤndungen saͤmmtlicher zwoͤlf
krummlinigen Canale 0,1397 Quadratmeter betraͤgt. Die relative
Geschwindigkeit der Luft, welche aus dem zwischen den Fluͤgeln 1 und 2
befindlichen Canale austritt, ist daher senkrecht auf qz; und der zwischen dieser relativen Geschwindigkeit und der
Geschwindigkeit des Fluͤgelendes begriffene Winkel ist dem zwischen zq und dem Radius qo begriffenen Winkel gleich, der sich leicht berechnen laͤßt und
20 Grad 56 Minuten betraͤgt. Nimmt man an, daß die relative Geschwindigkeit
der austretenden Luft genau der Geschwindigkeit des Fluͤgelendes gleich ist,
und bezeichnet man diese durch V, so wird man finden,
daß die absolute Geschwindigkeit der austretenden Luft 36/100 der Geschwindigkeit
von V betraͤgt; und dieß ist denn auch wirklich
die groͤßte absolute Geschwindigkeit, welche die austretende Luft erlangen
wird. Sie ließe sich durch Vermehrung der Anzahl der Fluͤgel noch mehr
vermindern; allein dadurch wuͤrden die Ausflußmuͤndungen zu sehr
verengt werden, so daß dem Ventilator, um dieselbe Luftmenge mit ihm auszusaugen,
eine groͤßere Geschwindigkeit gegeben werden muͤßte, abgesehen davon,
daß der Apparat hiedurch auch complicirter wuͤrde. 3) Damit die Luft bei
ihrem Eintritt in die beweglichen Canaͤle durch die Fluͤgel keine
Stoͤße erleide, muß deren relative Geschwindigkeit bei ihrem Eintritt in den
Ventilator nach der den inneren Fluͤgelraͤndern tangentalen
Flaͤche dirigirt werden. Die Blechplatten G, G,
welche die Wirbelbewegung der Luft verhuͤten, zwingen dieselbe nun sich in einer Schichte
auszubreiten, welche sich nach allen Seiten der Oeffnung zwischen der fixirten und
der beweglichen Scheibe gleichmaͤßig verbreitet. Die Geschwindigkeiten der
Stroͤmchen, aus denen diese Schichte besteht, muͤssen in der Richtung
der an die Welle der Maschine auslaufenden Radien dirigirt seyn. Gleichwie das
Profil der Fluͤgel den Umfang b, b unter einem
halben rechten Winkel durchschneidet, eben so wird die relative Geschwindigkeit der
eintretenden Luft in Hinsicht auf die beweglichen Fluͤgel, welche aus der
absoluten Geschwindigkeit der Luft und aus einer der Geschwindigkeit der inneren
Fluͤgelraͤnder gleichen oder entgegengesezten Geschwindigkeit
resultirt, ebenso wird, sage ich, diese relative Geschwindigkeit gegen die
Fluͤgel tangental seyn, wenn die absolute, nach den Radien gerichtete
Geschwindigkeit der tangental auf den Umfang b, b
gerichteten Geschwindigkeit der inneren Fluͤgelraͤnder, oder der
halben Geschwindigkeit der Fluͤgelenden gleich ist, indem die Radien der
aͤußeren und inneren Fluͤgelraͤnder sich wie 1 zu 2 verhalten.
Dieser Bedingung ist nun aber beinahe vollkommen Genuͤge geleistet, wenn der
Flaͤchenraum der geraden cylindrischen Oberflaͤche, die den Umfang bb
Fig. 2, zur
Basis und mn
Fig. 3, zur
Hoͤhe hat, dem doppelten Gesammtflaͤchenraume der
Ausflußmuͤndungen gleich ist. Es wurde auch in der That oben gesagt, daß die
Geschwindigkeit, mit der die Luft an dem Ende der beweglichen Canaͤle
ausfließt, beinahe der Geschwindigkeit der Fluͤgelenden gleichkommt. Wenn
demnach der durch den Ventilator ziehende Luftstrom permanent geworden ist, so
muͤssen in der Zeiteinheit bei den aͤußersten Muͤndungen der
beweglichen Canaͤle gleiche Luftmassen aus- und auch in diese
Canaͤle eintreten, indem sie die cylindrische Oberflaͤche, welche den
Umfang b, b zur Basis hat, durchstroͤmen. Da der
Unterschied im Druke beim Ein- und Austritt immer hoͤchst unbedeutend
ist, so kann man hier, ohne einen merklichen Irrthum zu begehen, die Volume
fuͤr die Massen nehmen; woraus denn folgt, daß die mittlere absolute
Geschwindigkeit der durch die cylindrische Oberflaͤche b, b eintretenden Luft und die relative Ausflußgeschwindigkeit sich
umgekehrt verhalten, wie der Flaͤchenraum der cylindrischen
Oberflaͤche und die Gesammtflaͤchenraͤume der
Ausflußmuͤndungen. Damit demnach erstere Geschwindigkeit nur halb so groß sey
als leztere, muß der Flaͤchenraum der cylindrischen Oberflaͤche b, b doppelt so groß seyn als der
Gesammtflaͤchenraum der Ausflußmuͤndungen, den wir zu 0,1397
Quadratmeter gesunden haben. Auf solche Weise bestimmten wir die relativen
Hoͤhen hl und mn an den beiden Enden der Fluͤgel. Wir nahmen uͤbrigens die
innere Hoͤhe mn gleich 0,15 Meter oder der
Haͤufte des Radius der Centraloͤffnung der fixirten Scheibe C, C,
damit der
Flaͤchenraum der cylindrischen Eintrittsoberflaͤche fuͤr die
Luft beilaͤufig dem Flaͤchenraume der Centraloͤffnung gleich
sey. Diese Details dienen zur Erlaͤuterung der von uns angenommenen
gegenseitigen Dimensionsverhaͤltnisse, so wie sie auch andeuten, welche
Veraͤnderungen diese erleiden muͤßten, wenn man einen Ventilator von
anderem Durchmesser oder mit einer groͤßeren oder geringeren Anzahl von
Fluͤgeln bauen wollte.
Was das in einer Secunde von dem Ventilator gelieferte oder verbrauchte Volumen Luft
betrifft, so steht es, wie bereits erwaͤhnt, mit der der Maschine gegebenen
Rotationsgeschwindigkeit im Verhaͤltnisse. Man erfaͤhrt dasselbe, wenn
man den Gesammtflaͤchenraum der Austrittsmuͤndungen 0,1397
Quadratmeter mit der Geschwindigkeit der Fluͤgelenden multiplicirt. Da der
Radius des von diesen Enden beschriebenen Kreises 0,60 Meter betraͤgt, so hat
dieser Kreis 3,77 Met. im Umfange, wonach die Geschwindigkeit des
Fluͤgelendes per Secunde = 3,77 Met. multiplicirt
mit der Zahl der Umlaͤufe, welche die Welle innerhalb derselben Zeit macht.
Einem Umlaufe in der Secunde oder 60 Umlaͤufen in der Minute entspricht also
eine Geschwindigkeit der Fluͤgelenden von 3,77 Met., und ein Luftvolumen von
0,1397 Quadratmet. × 3,77 Met. = 0,5263 Quadratmet. Um demnach einen
Kubikmeter Luft in der Secunde auszuziehen, muß der Ventilator in einer Secunde 1,9
Umgaͤnge oder in der Minute ihrer 114 zuruͤklegen.
Gesezt z.B. man wolle alle halbe Stunden die Luft eines Saales von 24 Met.
Laͤnge auf 9 Met. Breite und 6 Met. Hoͤhe gaͤnzlich erneuern,
so gibt dieß einen Rauminhalt von 24 × 9 × 6 = 1296 Kubikmet., so daß
in jeder Secunde 1296/1800 oder 0,72 Kubikmet. Luft zu erneuern sind. Die Zahl der
Umgaͤnge, welche der Ventilator in der Minute zu vollbringen hat, bestimmt
sich also in diesem Falle nach folgender Proportion:
Wenn 0,5263 Kubikmet. mit einer Geschwindigkeit von 60 Umgaͤngen in der Minute
ausgezogen werden, so werden 0,72 Kubikm. mit einer Geschwindigkeit von x Umgaͤngen ausgezogen: 0,5263 : 60 = 0,72 : x = 82,08, so daß der Ventilator also 82 Umgaͤnge
in der Minute machen muß. Um den Anschlag sicher nicht zu gering zu machen, kann man
in der Praxis auf eine um 1/5 oder selbst um 1/4 groͤßere Geschwindigkeit,
als die Berechnung ergibt, zaͤhlen.
Die Errichtung des nach den angegebenen Principien gebauten Ventilators veranlaßt im
Allgemeinen geringe Kosten, und kann auf ziemlich einfache Weise geschehen. Man kann
den Apparat naͤmlich an der Außenseite der Mauer des zu ventilirenden Saales
anbringen, wenn in diese Mauer ein kreisrundes Loch von einem Durchmesser gemacht
worden ist, der dem Durchmesser der Oeffnung der fixirten, direct an der Wand
angebrachten Scheibe C, C entspricht. Die Maschine
waͤre mit einem leicht gebauten Schoppen zu umgeben, der auf
Querhoͤlzern, welche in die Mauer eingelassen waͤren und
beilaͤufig auf 3 Fuß aus dieser hervorragen, zu ruhen haͤtte. In
diesem Schoppen muͤßten sich dem Ventilator gegenuͤber zwei seitliche,
lange und schmale Oeffnungen befinden, die man beliebig mit Schiebern verschließen
koͤnnte; und auch in dem Dache waͤre eine laͤngliche Oeffnung
anzubringen, die nach Belieben mit einem Klappendekel oder auf irgend andere Weise
zu verschließen waͤre. Der Boden unter dem Ventilator haͤtte
wegzubleiben; die eiserne Welle muͤßte an ihrem zweiten Ende auf einem
hoͤlzernen Boke ruhen, der in der Naͤhe der beweglichen Scheibe und
nur in solcher Entfernung von ihr, daß zwischen ihr und dem Boke die Rolle P untergebracht werden koͤnnte, in dem
Gebaͤlke befestigt werden muͤßte. Bei ruhigem Wetter waͤren die
seitlichen Schiebfenster so wie auch jenes am Dache zu offnen, so daß der Ventilator
von allen Seiten vollkommen frei waͤre. Traͤte Wind ein, so
waͤre an der Seite, von der er blaͤst, das Schiebfenster zu schließen,
waͤhrend jenes an der gegenuͤber liegenden Seite, so wie auch jenes am
Dache offen zu verbleiben haͤtte. Bei eintretendem Regen waͤre das
Dachfenster, und wenn zugleich Wind weht, auch eines der seitlichen Fenster zu
verschließen. Die Schiebfenster koͤnnten eine solche Einrichtung haben, daß
man sie von Außen, und ohne daß man an den Schoppen emporzusteigen braucht, mittelst
Schnuͤren verschließen kann. Die endlose, uͤber die Rolle P geschlungene Schnur muͤßte senkrecht an das zu
ebener Erde angebrachte Rad herablaufen. Der Ventilator waͤre an dem oberen
Theile des Gebaͤudes in der Naͤhe des Dachbodens unterzubringen, wenn
man die Luft in den Saal von Unten nach Oben durchstroͤmen lassen will; er
muͤßte hingegen seine Stellung unter dem Bodengeschosse angewiesen erhalten,
wenn man den Saal durch einen absteigenden Luftstrom ventiliren wollte.
An der Magnanerie der Maierei in Senart, welche nach dem Systeme d'Arcet's eingerichtet ist, und an der Hr. Camille Beauvais den alten Ventilator durch einen neuen eine
geringere Triebkraft erheischenden ersezen wollte, traf ich folgende Anordnung. Die
erwaͤrmte Luft tritt in vier, unter dem unteren Boden angebrachte
Laͤngencanaͤle ein, drang durch Loͤcher, welche uͤber
den Canaͤlen in diesen Boden gebohrt waren, stieg in dem Saale empor, und
drang an der Deke durch Loͤcher, welche sie in einen einzigen Canal leiteten,
den man entweder mit
dem Zugrauchfange oder auch mit einem Ventilator, der die aufgesaugte Luft in den
Zugrauchfang trieb, in Communication sezte. Diese ganze Anordnung wurde belassen,
nur wurde an die Stelle des alten der neue Ventilator gesezt. In der Naͤhe
des Endes des dem Zugrauchfange zunaͤchst gelegenen Canales wurde mittelst
eines gebogenen Rohres, das direct auf das Ende, womit der Canal in den Zugrauchfang
ausmuͤndete, gesezt wurde, eine weite Communication mit der
Centraloͤffnung der fixirten Scheibe hergestellt. Um die an den Zugrauchfang
und an den Ventilator fuͤhrenden Communicationen, von denen immer nur eine
auf ein Mal geoͤffnet seyn darf, beliebig verschließen zu koͤnnen,
wurden zwekmaͤßig eingerichtete Schieber angebracht. Der Ventilator selbst
ward in einer Art von Mansarde, welche von dem Schieber auslauft und welche sich
gegen die Giebelwand, an der sich der Zugrauchfang befindet, und die zu diesem Zweke
zur gehoͤrigen Hoͤhe emporgefuͤhrt wurde, anlehnt,
untergebracht. Seine Welle ruht einerseits auf dem Querbalken der
Centraloͤffnung, und andererseits auf der hoͤher aufgefuͤhrten
Giebelwand. Die Mansarde hat an den Seiten zwei lange schmale Oeffnungen und im
Dache eine; saͤmmtliche Oeffnungen koͤnnen beliebig verschlossen
werden; bei ruhiger Witterung ist der Ventilator von drei Seiten vollkommen frei;
der Localverhaͤltnisse wegen war es nicht moͤglich, ihn auch von Unten
frei zu machen. Die Rolle P wurde zwischen der
beweglichen Scheibe und der Mauer, an welche die Scheibe sehr nahe zu liegen kam,
angebracht. Die endlose Treibschnur laͤuft senkrecht laͤngs der
inneren Wand des Gebaͤudes durch die Deke und den Boden herab, und ist im
Erdgeschosse um ein Rad geschlungen, welches durch einen Pferdegoͤpel, der zu
einem anderen Zweke dient, nebenbei in Bewegung gesezt wird.
Diese kurze Beschreibung duͤrfte genuͤgen, um zu zeigen, wie der neue
Apparat allerwaͤrts aufgestellt und auf eine einfache Weise mit den
Canaͤlen der d'Arcet'schen Magnanerien, oder auch
mit dem zwischen einem doppelten Boden begriffenen, einen einzigen großen Canal
bildenden Raume in Verbindung gebracht werden kann. Man darf nicht vergessen, daß
die von dem Ventilator aufgesaugte Luft immer in die aͤußere
Atmosphaͤre und nie in den Zugrauchfang getrieben werden muß; daß zu diesem
Zweke der aͤußere Umfang des Ventilators vollkommen frei gelassen seyn muß;
und daß, wenn man ihn, um ihn gegen Regen und Wind zu schuͤzen, in einem mit
einem Dache versehenen und seitlich geschlossenen Raume unterbringt, die
Waͤnde dieses Raumes uͤberall ziemlich weit von dem Umfange des
Ventilators entfernt und dem Ventilator gegenuͤber mit langen schmalen
Oeffnungen versehen seyn muͤssen, welche sich nach Belieben mit Schiebern verschließen lassen,
die aber bei ruhiger Witterung stets offen bleiben sollen.
Ich habe nunmehr nur noch Einiges uͤber die Art und Weise, auf welche der
Ventilator in Bewegung gesezt werden soll, beizufuͤgen. Dieß geschieht im
Allgemeinen mittelst einer endlosen, uͤber die Rolle P und uͤber ein dem Rade einer Drehbank aͤhnliches Rad
laufenden Treibschnur. Wie gezeigt ist, muß der in Fig. 2 und 3 abgebildete Ventilator
114 Umgaͤnge machen, um in einer Secunde einen Kubikmeter auszusaugen, wo
dann die absolute Geschwindigkeit der austretenden Luft beilaͤufig 36/100 der
Geschwindigkeit der Fluͤgels enden gleich ist. Hieraus ergeben sich
Andeutungen uͤber die Kraft, welche erforderlich ist, um ihn in Bewegung zu
sezen. Ein Kubikmeter trokene Luft wiegt bei 0° und unter einem Druke von
0,76 Meter Queksilber 1,3 Kilogr. Bei einer Temperatur von 20 Centigr., wie sie im
Inneren der Magnanerien herrscht, betraͤgt dieses Gewicht nur 1,21 Kilogr.,
und dieses Gewicht wollen wir denn auch annehmen, obwohl die Luft der Magnanerien
wegen des in ihr enthaltenen Wasserdampfes noch leichter wiegt. Die halbe lebendige
Kraft der von dem Ventilator ausgetriebenen Luft ist, wenn ein Kubikmeter in der
Secunde verdraͤngt werden soll, ausgedruͤkt durch (1,21 Kilogr.)/(2
× 9,81) × (0,36 V)², wo V die Geschwindigkeit des Endes der Fluͤgel, die
hier 7,163 Meter betraͤgt, vorstellt. Stellt man den Calcul an, so ergibt
sich, daß die halbe lebendige Kraft eine Arbeit von 0,411 Kilogr. in einer
Zeitsecunde auf einen Meter gehoben erheischt. Dieß ist nicht der 150ste Theil der
Kraft eines Dampfpferdes oder der 12te Theil der Arbeit, die nach Navier ein an einer Kurbel aufgestellter Mann leistet.
Nimmt man, um die passiven Widerstaͤnde in Anschlag zu bringen, das
Fuͤnffache des berechneten. Ausdrukes, so macht dieß immer noch nicht die
Haͤlfte der Arbeit eines eine Kurbel treibenden Mannes. Ich zweifle daher
nicht, daß ein nach den hier angegebenen Principien gebauter Ventilator durch ein
Kind, welches man an die Kurbel des Rades stellt, oder vielleicht auch durch einen
in ein Tretrad gebrachten Hund in Bewegung gesezt werden kann. Ich sah wenigstens
die Hunde im Suͤden haͤufig auf diese Weise zum Bratenwenden
benuzt.
Uebrigens scheint mir das beste Mittel, dessen man sich zum Betriebe des Ventilators
bedienen kann, in der Anwendung eines Gewichtes, welches von Zeit zu Zeit aufgezogen
wird, zu suchen. Es wird hiebei freilich ein Apparat noͤthig, dessen
Herstellung einige Kosten veranlassen duͤrfte, allein man wird hiefuͤr
reichlich dadurch entschaͤdigt, daß man hiebei eines vollkommen
regelmaͤßigen Ganges des Ventilators, dessen Geschwindigkeit man durch
Erhoͤhung oder Verminderung des Gewichtes abaͤndern kann, versichert
ist. Angenommen, die Triebkraft, welche noͤthig ist, um den Apparat mit einer
Geschwindigkeit von 114 Umgangen in der Minute in Bewegung zu sezen, betrage mit
Einschluß der Wirkung der Reibungen 2 Kilogr., die in einer Secunde einen Meter hoch
herabfallen, so laͤßt sich diese Kraft durch ein Gewicht von 200 Kilogr.,
welches in einer Secunde um einen Centimeter herabsinkt, und welches sich folglich
in einer Viertelstunde oder in 900 Secunden durch 9 Meter bewegt, erzielen. Es wird
beinahe uͤberall moͤglich seyn, in einer Hoͤhe von 10 Meter
uͤber dem Boden einen fixen Punkt aufzufinden, an dem man den Kloben eines
Flaschenzuges, der ein Gewicht von 200 Kilogr. zu tragen vermag, aufhaͤngen
kann. Wenn die Flaschenzugschnuͤre 8 an der Zahl sind, und wenn sich die
durch den Flaschenzug gelaufene Schnur auf die Welle eines Haspels von 0,24 Meter im
Durchmesser aufrollt, so muß der Umfang des Haspels mit einer Geschwindigkeit von 8
Centimetern in der Secunde umlaufen, und folglich 6,536 Umgaͤnge in der
Minute vollbringen. Da das Verhaͤltniß von 114 zu 6,536 17,44
betraͤgt, so genuͤgt es, wenn die Welle des Ventilators 17,44
Umgaͤnge vollbringt, waͤhrend die Welle des Haspels einen solchen
zuruͤklegt. Um dieses Geschwindigkeitsverhaͤltniß zu erlangen, kann
man an der Haspelwelle ein Zahnrad von 12 Zoll oder 0,324 Meter im Durchmesser
anbringen, welches in ein Getrieb von 3 Zoll oder 0,081 Meter eingreift, das an
einer mit der Haspelwelle parallel laufenden und in einem und demselben Rahmen
angebrachten Welle fixirt ist. Die Getriebwelle, welche demnach 4 Umgaͤnge
vollbringt, waͤhrend der Haspel ein Mal umlaͤuft, haͤtte an
ihrer uͤber den Rahmen hinausragenden Verlaͤngerung eine Querstange zu
tragen, welche die Rotationsbewegung an das untere Rad, uͤber das die endlose
Schnur, die zugleich auch uͤber die an der Welle des Ventilators aufgezogene
Rolle geschlungen ist, laͤuft, fortpflanzt. Die Durchmesser dieses Rades und
der Rolle muͤßten sich also wie 1,44/4 zu 1 oder wie 4,36 zu 1 verhalten.
Wenn man also der Rolle an der Ventilatorwelle 8 Zoll oder 0,216 Meter Durchmesser
gibt, so muß der Durchmesser des Rades 4,36 × 8 = 34,88 Zoll, mithin 36 Zoll
oder 3 Fuß betragen. Um das herabgesunkene Gewicht aufzuziehen, muͤßte man
jedes Mal 8 × 9 = 72 Meter Schnur auf den Haspel aufwinden, wozu 96
Haspelumlaͤufe erforderlich waͤren. Dieß Geschaͤft laͤßt
sich in 2 Minuten vollbringen; denn die an dem Ende eines Hebelarmes von nicht mehr
als 0,12 Meter auf den Haspelumfang wirkende Gewalt reducirt sich auf 25 und bei einer Hebellaͤnge
von 0,36 Meter auf beilaͤufig 8 Kilogr., und leztere Hebellaͤnge ist
ein bequemer Radius fuͤr eine an der Haspelwelle anzubringende Kurbel. Wollte
man anstatt eines Treibgewichtes von 200 Pfd. ein solches von 400 Pfd. anwenden, so
koͤnnte man den Haspeldurchmesser von 0,24 auf 0,12 Meter reduciren, wo dann
das Gewicht in einer Secunde nur um einen halben Centimeter herabsinken
wuͤrde, so daß es nur alle halbe Stunden aufgezogen zu werden brauchte. Zum
Behufe dieses Aufziehens waͤren 192 Haspelumlaͤufe und
ungefaͤhr 4 Minuten Zeit erforderlich. Damit sich unter diesen
Umstaͤnden eine Schnur von 3 Linien im Durchmesser auf den Haspel aufrollen
koͤnnte, ohne sich auf sich selbst aufzuwinden, muͤßte man der
Haspelwelle mehr dann 48 Zoll in der Laͤnge geben; 2 Fuß Laͤnge
reichen jedoch hin, wenn man die Schnur sich ein Mal auf sich selbst aufwinden
laͤßt, was ohne allen Nachtheil geschehen kann. Brauchte die Ventilirung
minder lebhaft von Statten zu gehen, so waͤre nur das Gewicht zu vermindern,
wo dasselbe dann langsamer herabsinken wuͤrde und seltener aufgezogen werden
muͤßte. Es fehlt mir uͤbrigens an speciellen Daten, um angeben zu
koͤnnen, welches Gewicht erforderlich ist, um dem Ventilator eine bestimmte
Geschwindigkeit zu geben. Man braucht sich daher um so weniger an die nur
beispielsweise angegebenen Gewichte zu binden, als dieselben ohnedieß nach
Localverhaͤltnissen und namentlich nach der. Groͤße und Form der
Canaͤle, so wie nach der angenommenen Art der Vertheilung der Luft im Inneren
modificirt werden muͤssen. Was dagegen die Dimensionen der Rolle und des
Rades, uͤber welche die Treibschnur geschlungen ist, so wie auch jene des
Haspels, des Zahnrades und des Getriebes betrifft, so kann man fuͤglich die
von mir beispielsweise angefuͤhrten annehmen.