Schleuder-, Schrauben- und Kapselgebläse, Versuche und Berechnungen von Gruben- und Blaseventilatoren. Mit Abbildungen. Schleuder-, Schrauben- und Kapselgebläse u.s.w. Ueber die Berechnung und Versuche von Schleudergebläsen. 1) Guibal-Grubenventilator. Von E. Grosseries ist in der Revue universelle des mines, 1896 Serie III Bd. 35 S. 180, eine beachtenswerte Abhandlung über Guibal-Grubenventilatoren veröffentlicht, die dem Wesen nach hier angeführt werden soll. (Vgl. Ser 1888 267 * 1; Guibal 1889 272 * 73, 273 118; Versuche 1893 289 252; neuere Grubenventilatoren 1895 296 * 54.) Wird mit $$T=\frac{Q}{\sqrt{h}}$$ . . . . . . (1 nach Guibal das Temperament der Grube bezeichnet, worin Q cbm/Sec. die Wettermenge und h mm Wassersäule, die Depression der Luft reducirt auf t = 0° C. und B = 760° mm Barometerstand im Saugkanal ist, so folgen als Grenzwerthe für die belgischen Kohlengruben Temperamente T = 1,84 bis 4,73. Die äquivalente Fläche ist $$A=0,38\frac{Q}{\sqrt{h}}$$ . . . . . . (2 in qm (vgl. 1895 296 56). Ist ferner d der Durchmesser des Saugrohres am Ventilator (1 Saugrohr), so ist die Wettermenge cbm/Sec. $$Q=\frac{\pi }{4}{d}^2.v$$ und wenn nach Guibal gemacht wird, so folgt für eine Luftgeschwindigkeit c m/Sec. im Saugrohr die Secundenluftmenge $$d=\frac{1}{3}Dm$$ Wird ferner eine Luftgeschwindigkeit c = 15 m/Sec. zu Grunde gelegt, so folgt: $$Q=\frac{\pi }{86}{D}^2.c\text{ cbm/Sec.}$$ woraus D2 = 0,763 Q und D = 0,874 √Q bezieh. der Einfachheit wegen ergänzt

D ∾ 0,9 √Q und . . . . . . (3 d ∾ 0,8 √Q

folgen. Ist ferner F = 2 f qm der normale Austrittquerschnitt des Blasehalses am Schneckengehäuse, so wird, weil F doppelt so gross ist, als sein theoretischer Werth $$f=\frac{F}{2}$$ angenommen ist, nach Guibal die Wettermenge $$Q=f.u=\frac{1}{2}F.u\text{ cbm/Sec.}$$ sein, wenn u m/Sec. die tangentiale Plügelgeschwindigkeit ist. In den belgischen Kohlengruben wechselt der Wetterbedarf von Q = 19 bis 50 cbm/Sec. für A = 0,7 bis 1,8 qm äquivalente Fläche. Wenn $$k=\frac{H}{H_0}=0,66\sim 2/3$$ als manometrischer Wirkungsgrad gesetzt wird (Verhältniss der Maximaldepressionen) und wenn γ = 1,25 k/cbm Luftdichtigkeit, sowie h mm Wassersäule die effective Depression ist, so folgt nach Murgue: $$h=k.\frac{\lambda }{g}.v^2$$ bezieh. h = 0,085 υ2 . . . . . . (4 woraus υ2 = 11,76 h bezieh. für γ = 1,25

und für γ = 1,2 υ = 3,43 √hv = 3,55 √h m/Sec. . . . (5

als Windgeschwindigkeit im Blasehals. Damit die Contraction im Blasehals am kleinsten werde, ist der Querschnitt desselben quadratisch gemacht, so dass, wenn b die Flügelbreite in m ist, F = b2 ist. Demnach wird nach Guibal $$\frac{1}{2}F.v=Q$$ $$F=2.\frac{Q}{v}$$ bezieh. $$b^2=\frac{2}{v}.Q$$ und nach Einsetzung des Werthes für υ = 3,55 \/h $$b^2=\frac{1}{1,775}.\frac{Q}{\sqrt{h}}$$ bezieh. b2 = 0,564 T und b = 0,75 √T als Flügelbreite entstehen, welcher Werth wegen der Unregelmässigkeit in der Windvertheilung etwas erhöht wird, so dass b = 0,8 √T . . . . . . (6 als Flügelbreite gesetzt werden kann. Da ferner u = υ angenommen wird und υ = 3,55 √h sowie $$u=\pi D.\frac{n}{60}$$ ist, so folgt $$\pi D.\frac{h}{60}=3,55\sqrt{h}$$ woraus sich n . D = 68 √h . . . . . . (7 berechnet, worin n die minutliche Umlaufszahl des Flügelrades ist. Um den stossfreien Lufteintritt in das Flügelrad zu sichern, wird $$tg\alpha =\frac{u_1}{c_1}$$ sein müssen, worin u1 die absolute Umfangsgeschwindigkeit im inneren Flügelkreise d und c1 die radial gerichtete Einlaufgeschwindigkeit ist, und da $$c_1=\frac{Q}{\pi d.b}$$ sowie $$d=\frac{D}{3}$$ ist, so wird $$c_1=\frac{3}{\pi }.\frac{Q}{D}.\frac{1}{b}$$ . . . . . (8 sein. Werden die Werthe für D = 0,9 √Q und b = 0,8 √T eingeführt, so entsteht $$c_1=\frac{3}{\pi }.\frac{1}{0,9.0,8}.\frac{Q}{\sqrt{Q}\sqrt{T}}$$ und da $$\sqrt{T}=\frac{\sqrt{Q}}{\sqrt[4]{h}}$$ ist, so wird $$c_1=\frac{1}{0,753}.\sqrt[4]{h}$$ $$c_1=1,33\sqrt[4]{h}$$ . . . . . . (9 Ebenso ist $$u_1=\pi .d.\frac{n}{60}=\frac{\pi }{3}.\frac{1}{60}.n.D$$ die Umfangsgeschwindigkeit im inneren Flügelkreise, wenn für $$d=\frac{D}{3}$$ und für n . D = 68 √h nach Gl. 7 eingeführt werden u1 = 0,017 . 68√h bezieh. u1 = 1,156√h so dass $$tg\alpha =\frac{u_1}{c_1}=\frac{1,156}{1,33}\frac{\sqrt{h}}{\sqrt[4]{h}}$$ $$tg\alpha =0,869\sqrt[4]{h}$$ oder abgerundet $$tg\alpha =0,87\sqrt[4]{h}$$ . . . . . . . (10 worin α der Winkel ist, welchen das innere gerade Schaufelstück mit der Radialen bezieh. die Tangirende an die krumme Schaufel mit der Radialen einschliesst. Der Zugkreis ρ für die geraden Schaufeln des Guibal-Flügels folgt aus $$\frac{\rho }{\frac{a}{2}}=sin\alpha$$ $$\rho =\frac{d}{2}.sin\alpha$$ bezieh. $$\rho =\frac{D}{6}.sin\alpha$$ . . . . . (11 Zum Beispiel für h = 100 und ∜h = 3,16 entsteht tg α = 0,87 . 3,16 = 2,75 und α = 70° und da sin α = sin 70° = 0,94 ist, so wird nach Gl. 11 $$\rho =\frac{D}{6}.sin\alpha$$ $$\rho =\frac{0,94}{6}.D$$ $$\rho =0,157D$$ als Zugkreis für die inneren Schaufeltheile folgen. Aus Gl. 7 folgt 68 √h = n . D $$\sqrt{h}=\frac{n.D}{68}=0,0147n.D$$ und h = 0,000216 n2 D2 als effective Depression in mm Wassersäule. Ist $$V_1=\frac{60.Q}{n}$$ die auf eine Flügelradumdrehung entfallende Wettermenge und $$V_2=\frac{\pi }{4}(D^2-d^2)b$$ der Rauminhalt des Flügelrades, so kann, wenn $$d=\frac{1}{3}D$$ ist, $$V_2=\frac{\pi }{4}.\frac{8}{9}{D}^2.b$$ gesetzt werden, alsdann folgt: $$y=\frac{V_1}{V_2}=\frac{9}{8}.\frac{4.Q}{(\pi .D.\frac{n}{60}).D.b}$$ oder $$y=\frac{270}{\pi }.\frac{Q}{n.D.D.b}$$ als volumetrischer Wirkungsgrad. Wenn nach Gl. 7 n D = 68 √h und nach Gl. 6 b = 0,8 √T sowie für $$\frac{Q}{\sqrt{h}}=T$$ eingesetzt werden, so entsteht $$y=\frac{1,58\sqrt{T}}{D}$$ . . . . . (12 und $$D=1,58\frac{\sqrt{T}}{y}\sim 1,6\frac{\sqrt{T}}{y}$$ . . . (13 als Flügelraddurchmesser bei gegebenem Temperament T und volumetrischem Wirkungsgrad y. Aus Gl. 6 0,8 √T = b ist erhältlich $$\sqrt{T}=\frac{5}{4}b$$ und wenn dieses in die folgenden Verhältnisswerthe eingeführt wird, entsteht für

y = 0,50 0,57 0,667 0,8 1,0 1,14 1,6 $$\frac{D}{\sqrt{T}}=$$ 3,2 2,8 2,4 2,0 1,6 1,4 1,0 $$\frac{D}{b}=$$ 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,75 1,25

Mit Ausnahme von Gruben mit grossem Temperamente T ist das Verhältniss $$\frac{D}{b}=4,0$$ zu gross. Wird z.B. für y = 0,57 $$b=\frac{D}{3,5}$$ angenommen, so kann in Fig. 1 über DE = b und durch die Punkte C und E bis F die Schneckenlinie aus dem Mittelpunkt o gezogen werden, so dass ao = 0,1 D wird, so zwar, dass die Lage vom Querschnitt DE = b bestimmt wird. An F berührend wird die äussere Schlotwand unter einer Neigung von 8° gegen die Lothrechte weitergeführt, bis der obere Schlotquerschnitt GH (Fig. 1) zu $$\left(\frac{1}{8}Q\right)$$ qm sich erweitert, d.h. so gross wird, dass der Wind mit annähernd 8 m/Sec. Geschwindigkeit ins Freie mündet.

Fig. 1.Ventilator.

Die reine Ventilatorleistung in ist $$N=\frac{Q.h}{75}$$ . . . . . (14 worin Q die Secundenluftmenge in cbm und h die effective Depression in mm Wassersäule gilt. Endlich wird nach Gl. 7 $$n=68\frac{\sqrt{h}}{D}$$ . . . . (15 und wenn für D aus Gl. 13 $$D=1,6\frac{\sqrt{T}}{y}$$ eingesetzt ist, $$n=42,5.y\sqrt{\frac{h}{T}}$$ . . . . (16 als Minutenumlaufzahl erscheinen. Tabelle A. Abmessungen Guibal'scher Ventilatoren nach E. Grossiers.

Nr.; Aequivalente Fläche; Temperament der Grube; Flugelbreite b m; Für effective Depressionen h = 50 bis mm Wassersäule; Windmenge Q cbm/Sec.; Flugelraddurchmesser D m; Minutliche Umläufe n; Bemerkungen; Das einseitige Saugrohr besitzt einen Durchmessen

Unter Annahme eines gleichbleibenden Radverhältnisses D : d = 3 sind die vorstehenden Beziehungen berechnet, nach welchen die beistehende Tabelle von Abmessungen von Guibal-Ventilatoren für belgische Grubenverhältnisse, d. i. Wettermengen bis Q = 63 cbm/Sec., äquivalente Flächen A = 0,76 bis 1,9 qm bezieh. Temperamente T = 2 bis 5 zusammengestellt sind. Im Diagramm (Fig. 2) sind die Verhältnisse eines Ventilators der Grube „Sacré-Madame“ vorgeführt, deren Berechnung folgt: $$\frac{D}{d}=\frac{6,0}{1,92}=3,1$$ $$\frac{D}{d}=\frac{6,0}{1,2}=5$$ Normale Durchgangsquerschnitte durch Schieber regelbar: F1= 1,2 . 0,8 = 0,96 qm F2 = 1,2 . 1,6 = 1,92 qm. Für eine Depression h = 160 mm folgt nach Gl. 5 υ = 3,55 √h eine Umfangsgeschwindigkeit υ = 3,55 . 12,65 = 44,9 υ ~ 45 m/Sec. Hiernach werden die Wettermengen $$Q_1=\frac{1}{2}{F}_{1}v=21,6\text{ cbm/Sec.}$$ und $$Q_2=\frac{1}{2}{F}_{2}v=43,2\text{ cbm/Sec.}$$ welche den Temperamenten $$T_1=\frac{Q_1}{\sqrt{h}}=\frac{21,6}{12,65}=1,7$$ $$T_2=\frac{43,2}{12,65}=3,4$$ bezieh. den Aequivalentflächen A1 = 0,38 T1 = 0,646 A2 = 0,38 . 3,4 = 1,292, also den Verhältnissen einer engen bis mittelengen Grube entsprechen, fortbewegt. Bei einer Flügelgeschwindigkeit von υ = 25 m/Sec., entsprechend einer Depression von h = 50 mm Wassersäule, werden dagegen Q = 12 bis 24 cbm/Sec. Wetter geliefert. Für die grösste Wettermenge Q = 43,2 cbm/Sec. wird bei c = 15 m/Sec. Saugluftgeschwindigkeit der Querschnitt des Saugrohres: $$\frac{\pi }{4}{d}^2=\frac{Q}{c}=\frac{43,2}{15}=2,88\text{ qm}$$ d = 1,92. Dagegen besitzt der innere Flügelkreis D1 = 2,7 m Durchmesser. Für n = 120 minutliche Flügelumdrehungen sind bei verschiedenen Schiebereröffnungen, Volumen Q cbm/Sec., Depressionen h mm, sowie dynamischer Wirkungsgrad μ, für die Temperamente $$T=\frac{Q}{\sqrt{h}}$$ bezieh. Aequivalentflächen A in qdcm in dem Diagramm (Fig. 2) aufgezeichnet.

Fig. 2.Ventilator der Grube Sacré-Madame. Flügelumdrehungen N = 120 in der Minute.

Heeman's Grubenventilator. Bemerkenswerth sind nach Génie civil, 1896 Bd. 29 * S. 57, die in den Diagrammen (Fig. 5 und 6) dargestellten Ergebnisse eines am Kohlenwerk in Parth End aufgestellten Grubenventilators von Heeman, welcher D = 2,13 m Flügelraddurchmesser, b = 0,61 m Flügelbreite und ein Saugrohr d = 0,5 D besitzt. Das Flügelrad (Fig. 3 und 4) läuft in einem Schneckengehäuse, welches in den Schlot ausmündet. Während der Versuche wurde die Schlotmündung mit Bohlen theilweise abgedeckt, und es wurden, um die Windgeschwindigkeit bezieh. die Depression zu messen, bei c drei Stück, im Saugrohr zwei Stück Manometer eingesetzt, wobei die Untersuchungen auf Flügelradgeschwindigkeiten bezieh. minutliche Umdrehungen von

υ = 20,3 25,4 31,0 35,7 40,67 45,7 m/Sec. n = 179 227 276 319 363 408

gruppirt wurden.

Heeman's Grubenventilator.

Von diesen sind in Fig. 5 und 6 die Ergebnisse der beiden letzten Gruppen vorgeführt, worin h cm (mm) die Luftdepression, N in die indicirte Betriebskraft der Eincylinderdampfmaschine (d = 30,8 cm, s = 0,451 m und p = 2,81 k/qc) ohne Condensation, wobei mittels Hanfseilen die Uebertragung auf den Ventilator bewerkstelligt war, und endlich μ = (Ne : Ni) den dynamischen Wirkungsgrad bedeutet. Im Bilde sind ferner die Luftmengen in cc für je 1 qc Querschnittsöffnung angegeben. Zur Ergänzung sei bemerkt, dass die secundlichen Wettermengen für normale Verhältnisse der Parth End-Grube bei Depressionen Q = 9,43 bis 10,85 cbm/Sec. h = 89 „ 87 mm Wassersäule und Geschwindigkeiten υ = 33,6 bis 35,5 m/Sec. bezieh. minutliche Umlaufszahlen n = 300 bis 318 sind.

Heeman's Grubenventilator.

Ferner bestimmt die Strichpunktordinate ee (Fig. 5 und 6) die Verhältnisse für freie Schlotmündung. Da nun diese mit der Scheitelstelle der Curve μ für den Wirkungsgrad nahezu übereinstimmt, so folgt daraus die Richtigkeit der Ventilatorabmessungen. Bei υ = 40 bezieh. 45,7 wird μ = 67,2 bezieh. 70 Proc. Die Wettermenge ist an der Schlotmündung mittels eines Anemometers gemessen worden, indem derselbe über die einzelnen, mittels Draht abgetheilten Felder verlegt wurde. Die relativen Wettermengen (Q : F) in cbm/Sec. sind entsprechend den Theilpunkten 0,1 . . . 13 der Grundlinie in Fig. 5, bezieh. 0,1 . . . 15 in Fig. 6 Q = 0,73 cbm/Sec. (Schluss folgt.)