XXXIV. Ueber das unter dem Namen der Cagniardelle bekannte Schraubengeblaͤse. Vorgetragen am 16. Mai 1834 von Hrn. Cagniard-Latour in der Sizung der Akademie der Wissenschaften in Paris. Aus dem Bulletin de la Société d'encouragement. Oktober 1834, S. 389. Mit Abbildungen auf Tab. III. Ueber das unter dem Namen der Cagniardelle bekannte Schraubengeblaͤse. Ich habe mir in gegenwaͤrtiger Abhandlung die Aufgabe gesezt, die merkwuͤrdigen Resultate der Anwendung des Schraubengeblaͤses an den Huͤttenwerken bekannt zu machen, indem es diesen Resultaten gemaͤß scheint, daß man sich in Zukunft an den Hohoͤfen keiner anderen Art von Geblaͤse zu bedienen hat, wenn man dieselben mit dem moͤglich groͤßten Vortheile betreiben will. Da sich die Umstaͤnde, die mich auf die Erfindung des Schraubengeblaͤses brachten, in einiger Hinsicht an jene Methoden knuͤpfen, die man in lezter Zeit zum Behufe des Eindampfens gewisser Fluͤssigkeiten in Vorschlag brachteHr. Brame Chevalier zeigte in einer Abhandlung, welche H. Dumas am 25. November 1833 der Akademie der Wissenschaften vorlegte, an, daß er es durch Anwendung von heißer Luft zum Eindiken des Runkelruͤbensyrupes zu einem Mehrertrage an Producten gebracht habe, der je nach der Qualitaͤt der angewendeten Substanzen 6 bis 8 Proc. betraͤgt. A. d. O., so glaube ich dieser Umstaͤnde hier in Kuͤrze erwaͤhnen zu muͤssen. Ich bemerkte im Jahre 1809, wo ich mich mit verschiedenen theoretischen Untersuchungen uͤber den Gyps zu beschaͤftigen anfing, daß, wenn ich eine Aufloͤsung des schwefelsauren Kalkes aus den Steinbruͤchen des Montmartre bei der Siedhize und ohne Beruͤhrung mit der Luft abdampfte, ich einen schwefelsauren Kalk erhielt, der sich nicht als Gyps verwenden ließ. Ich wollte daher wissen, ob dasselbe Verhaͤltniß auch dann obwalte, wenn die Aufloͤsung nur bei 60° und unter Zutritt der atmosphaͤrischen Luft abgedampft wuͤrde. Ich trieb zu diesem Behufe mit Huͤlfe eines gewoͤhnlichen Blasebalges Luft in die Aufloͤsung, wobei ich jedoch alsbald bemerkte, daß die eingetriebene Luft bei dem Durchgange durch die auf die angegebene Weise erwaͤrmte Fluͤssigkeit bedeutend an Volumen zunahm, indem sie eine große Menge Wasserdampf aufnahm. Dieß brachte mich auf die Idee, daß diese Luft, indem sie ein Gewicht verlieren muß, welches dem Gewichte des Wassers, das sie aus der Stelle treibt, gleichkommt, beim Emporsteigen vom Grunde der Fluͤssigkeit an die Oberflaͤche derselben eine Triebkraft geben muͤßte, die zum Betriebe des Blasebalges hinreichend waͤre; d.h. mein Apparat muͤßte, wenn er ein Mal in Bewegung gesezt ist, von selbst arbeiten, wenn der zur Eindikung dienende Kessel immer eine gehoͤrige Quantitaͤt Fluͤssigkeit enthielte, und wenn diese Fluͤssigkeit immer auf gehoͤriger Temperatur erhalten wuͤrde. Um nun diesen Zwek zu erreichen, brachte ich ein Eimerrad, welches die ganze Laͤnge des Kessels einnahm, in die Aufloͤsung. Die Windroͤhre war so gestellt und angebracht, daß die Luft, welche unter das Rad trat, in die Eimer, deren Muͤndung nach Unten gelehrt war, eintrat, und daß das Rad also durch die Gewalt, mit der die Luft emporzusteigen strebte, in Bewegung gesezt wurde. Ich haͤtte mich zum Eintreiben der Luft in die Windroͤhre desselben Geblaͤses bedienen koͤnnen, dessen ich mich vorher bediente; allein ich dachte es waͤre interessanter, wenn ich mich zu diesem Behufe eines rotirenden Geblaͤses bedienen wuͤrde, weil man dann nur das Geblaͤse und das Rad durch eine Verzahnung mit einander in Verbindung zu sezen brauchte, um zu bewirken, daß beide Mechanismen einander gegenseitig in Bewegung sezen. Ich sann daher auf ein Geblaͤse, welches folgende Bedingungen erfuͤllte: 1) sollte dasselbe eine unmittelbare und continuirliche rotirende Bewegung haben; 2) sollte es keine Ventile haben; 3) sollte es beinahe keine Reibung und folglich auch keine Reparatur bedingen; 4) endlich sollte zu dessen Bewegung so wenig Triebkraft als moͤglich erforderlich seyn. Nach einigem Nachdenken ergab sich mir, daß die Loͤsung dieses complicirten Problemes vielleicht in der einfachen Archimed'schen Schraube gelegen seyn duͤrfte; d.h. daß, indem diese Schraube bei gehoͤriger Neigung, und wenn man sie nach der einen Richtung dreht, das Wasser in der Luft emporzuheben vermag, sie durch eine Bewegung nach entgegengesezter Richtung die Luft auch in die Fluͤssigkeit hinab treiben muͤßte, wenn man dieselbe beinahe bis zur Mitte ihrer oberen Muͤndung getaucht erhielte. Ich beeilte mich die Anwendung dieses neuen Principes mit einer hoͤlzernen Schraube, so wie man sich ihrer bei den Entwaͤsserungsarbeiten bedient, zu erproben, fand jedoch hiebei, daß die Fugen der Schraubenwindungen, wenn sie auch dem Wasser keinen merklichen Durchgang gestatteten, doch die Luft so leicht durchdringen ließen, daß dieselbe, sobald sie nur einigen Druk erlitt, im Inneren der Schraube emporstieg, anstatt durch deren untere Muͤndung auszutreten. Da mir ein zweiter Versuch, den ich mit einer Schraube anstellte, deren Fugen genauer als gewoͤhnlich schlossen, kaum bessere Resultate gewaͤhrte, so goß ich geschmolzenen Talg in die Schraube, indem ich glaubte, daß dieser fette Koͤrper in die Fugen eindringen und dieselben vollkommen verschließen wuͤrde. Ich fand nun auch wirklich, daß diese Schraube, wenn sie auf die angegebene Weise untergetaucht gehoͤrig gedreht wurde, die Luft, die sie bei jeder Umdrehung an der Oberflaͤche aufnahm, unter die Fluͤssigkeit hinabschaffte, und daß dieß selbst dann geschah, wenn diese Umdrehung sehr langsam erfolgte: so daß also, wenn man das untere Ende der Schraube unter eine mit Wasser gefuͤllte Gloke brachte, diese schnell mit der Luft erfuͤllt wurde, die sich an dem unteren Ende der Schraube gleichwie aus der Windroͤhre eines Geblaͤses entwikelte. Gesezt nun, die eben erwaͤhnte Gloke communicire an ihrem Scheitel mit einer gebogenen Roͤhre, deren Ende unter das Eimerrad fuͤhrt, und dieses Rad selbst stehe durch eine Verzahnung und durch ein dem Cardan'schen aͤhnliches Gefuͤge mit der Geblaͤsschraube in Verbindung. Gesezt ferner, die Luft nehme in Folge der Beruͤhrung, in die sie mit dem heißen Wasser kam, einen fuͤnf Mal groͤßeren Raum ein, als fruͤher, wie es denn bei einer Temperatur von 75° R. auch wirklich der Fall ist, so erhellt klar, daß das Rad, wenn sich dasselbe umdreht, nicht bloß die Schraube in Bewegung sezen, sondern auch noch eine verschieden anwendbare dynamische Wirkung hervorbringen wird; denn die Schraube darf, um die Luft unter das kalte Wasser zu treiben, nicht mehr als den fuͤnften Theil jener Kraft verbrauchen, welche durch das Emporsteigen der Luft im warmen Wasser erzeugt wird. Diese Resultate ergaben sich auch wirklich mit einer Maschine, die ich nach dem eben beschriebenen Principe erbauen ließ, und uͤber welche Hr. Carnot am 8. Mai 1809 der Akademie in Paris einen sehr guͤnstigen Bericht erstattete.Man findet diesen Bericht im Bulletin de la Société d'encouragement, 9e année S. 44 Dieselbe Maschine wurde uͤbrigens auch bei dem folgenden zehnjaͤhrigen Preisconcurse ehrenvoll erwaͤhnt.Diese Erwaͤhnung lautete folgender Maßen: „Hr. Cagniard-Latour ist der Erfinder einer Feuermaschine (machine à feu), uͤber welche die Commission des Institutes einen sehr guͤnstigen Bericht erstattete. Die Classe der physikalischen und mathematischen Kuͤnste ist der Ansicht, daß diese Maschine sehr nuͤzliche Anwendung finden duͤrfte; und sollte sich dieß durch die Erfahrung bewahrt zeigen, so kann der Erfinder bei dem naͤchsten Concurse gerechte Anspruͤche auf einen Preis machen.“ A. d. O. Ich benuzte den vollstaͤndigen Apparat, so wie ich denselben oben beschrieben habe, uͤbrigens bisher noch zu nichts Anderem, als zum Eindampfen; er duͤrfte sich auch besonders in dieser Hinsicht, und hauptsaͤchlich in jenen Faͤllen, in welchen das Eindampfen gewisser Fluͤssigkeiten mittelst heißer Luft von besonderem Vortheile ist, sehr nuͤzlich erweisen. Was das Schraubengeblaͤse betrifft, so will ich mich uͤber den Nuzen, den dasselbe sowohl in Frankreich, als anderwaͤrts der Industrie brachte, nicht weiter verbreitenHr. Roard, der das Schraubengeblaͤse zuerst im Großen in Anwendung brachte, bedient sich desselben seit dem Jahre 1812 in seiner Bleiweißfabrik zu Clichy, um Kohlensaͤure in die Aufloͤsungen von basisch essigsaurem Bleie einzutreiben. Sein Geblaͤse, welches aus zwei Schrauben von 4 Fuß im Durchmesser und 7 1/2 Fuß Laͤnge besteht, wird durch eine Dampfmaschine in Bewegung gesezt. Acht andere Schraubengeblaͤse, von denen sich eines am Spitale St. Louis, 2 am Creuzot, und 5 an der koͤnigl. Beleuchtungsanstalt befanden, dienten zu verschiedenen Versuchen in Bezug auf die Reinigung des Leuchtgases. A. d. O., indem derselbe bereits hinreichend bekannt ist, da Hr. d'Arcet sich dessen in verschiedenen Fabriken mit Vortheil bediente. An der oben beschriebenen Maschine steht die Schraube, wie gesagt, mit einer Gloke in Verbindung. Diese Gloke ist jedoch in gewissen Faͤllen entbehrlich, indem es, um zu demselben Zweke zu gelangen, hinreichen wuͤrde, wenn man den unteren Theil der Schraubenscheide etwas uͤber die Schraubengaͤnge hinaus verlaͤngerte, und das Ende der Roͤhre, durch welche sich die ein Mal comprimirte Luft an den Ort ihrer Bestimmung zu begeben hat, unmittelbar in diese Verlaͤngerung, welche einiger Maßen als Gloke zu dienen haͤtte, leitete. Eine der beiden aͤquilibrirten Schrauben, welche ich fuͤr die koͤnigl. Beleuchtungsanstalt erbaute, und die ich in meiner im Jahre 1823 erschienenen Schrift beschrieb, hatte eine derlei Verlaͤngerung. Ebendieß ist auch bei der sehr großen Schraube, von der weiter unten die Rede seyn wird, der Fall. Ich glaube bemerken zu muͤssen, daß diese Vorrichtung ungeachtet der großen Aehnlichkeit, die sie mit der Archimed'schen Schraube zu haben scheint, doch in zwei Hauptpunkten von derselben verschieden ist. Das Schraubengeblaͤse comprimirt naͤmlich das Gas und verliert durch seine Untertauchung unter das Wasser einen großen Theil seines Gewichtes, so daß es, selbst wenn es arbeitet, wegen der in ihm enthaltenen Luft ganz von der Fluͤssigkeit getragen wird; waͤhrend die gewoͤhnliche Schraube keine Compressionsmaschine ist, und statt bei ihrer Bewegung leichter zu werden, vielmehr wegen des Wassers, welches sie aufnimmt, sehr schwer wird, wodurch nothwendig die Reibung der Achse in den Zapfenlagern bedeutend erhoͤht werden muß. Aus diesen Gruͤnden der Verschiedenheit, welche der beruͤhmte Montgolfier sogleich erkannte, stand dieser große Erfinder auch nicht an zu erklaͤren, daß die Archimed'sche Schraube durch meine Anwendung derselben zu einer neuen Maschine geworden sey. Auch gestand derselbe in den schmeichelhaftesten Ausdruͤken zu, daß meine Erfindung eine der complicirtesten Aufgaben loͤse, was auch mit dem Berichte uͤbereinstimmt, den Carnot uͤber dieselbe erstattete, und der also lautete: „Die Maschine des Hrn. Cagniard scheint uns mehrere neue und sinnreiche Ideen zu umfassen, und ihre Anwendung, die auf einer guten Theorie und auf einer tiefen Kenntniß der Geseze der Physik beruht, wird sich gewiß unter vielen Umstaͤnden in vielen Kuͤnsten und Gewerben von hohem Nuzen bewaͤhren. Ich glaube daher, daß der Erfinder Aufmunterung von Seite der Akademie verdiene, und daß die Akademie dessen Maschine gutheißen soll.“ Man sollte meinen, daß bei dem nun 2000jaͤhrigen Alter der Archimed'schen Schraube deren pneumatische Wirkung schon laͤngst haͤtte entdekt werden sollen; und doch erhellt aus den Versuchen, die ich oben auffuͤhrte, daß meine Erfindung nicht wohl das Werk des Zufalles seyn konnte: ja es ist sogar wahrscheinlich, daß dieselbe ohne die Umstaͤnde, die meine Forschungen veranlaßten, noch lange Zeit unbekannt geblieben seyn wuͤrde. Wer sollte aber glauben, daß zu der Zeit, zu welcher ich meinen ersten fruchtlosen Versuch machte, mehrere Mechaniker, unter denen sich sehr gelehrte Maͤnner befanden, mich abhalten wollten, meiner Erfindung Folge zu geben, indem sie all mein Streben fuͤr vergebene Muͤhe hielten? Sie waren naͤmlich der Ueberzeugung, daß, selbst wenn die Waͤnde der Schraube aus Eisenblech bestehen sollten, d.h. wenn sie ganz luftdicht waͤren, dieses Gas, indem es viel leichter ist als Wasser, doch immer im Inneren der Schraube emporsteigen wuͤrde, anstatt bei der unteren Muͤndung der Schraube auszutreten. Hieraus erhellt, daß die hydraulische Wirkung der Schraube bis zu jener Zeit wenigstens nur hoͤchst unvollkommen studirt worden war. Um diese Wirkung zu erklaͤren, sagt man gewoͤhnlich, daß das Wasser in der Schraube emporsteige, weil diese Fluͤssigkeit in den Spiraleimern, in denen sie enthalten ist, herabsteigt. Ich schlage vor, dieser Erklaͤrung noch Folgendes beizufuͤgen. An jener Maschine, welche die Metalldreher den Wagentraͤger oder Support nennen, wird die Hauptschraube solcher Maßen in Zapfenlagern getragen, daß sie sich umdreht, ohne ihre Stelle zu veraͤndern. Waͤhrend dieser Zeit bewegt sich die Schraubenmutter, die den Meißel traͤgt, gerade, d.h. in einer mit der Achse der Schraube parallel laufenden Richtung, indem sie sich, da sie in Falzen ruht, nicht drehen kann. An einer Maschine hingegen, an der sich die Schraubenmutter mittelst einer gehoͤrigen Form und Einrichtung umdrehte, wuͤrde, wie man wohl einsehen wird, gerade das Gegentheil Statt finden; d.h. hier wuͤrde sich die Schraube gerade bewegen, wenn sie durch irgend ein der Wirkung der oben erwaͤhnten Falzen analoges Hinderniß verhindert wuͤrde sich umzudrehen. In diesem lezteren Falle befindet sich nun beinahe die schief geneigte Archimed'sche Schraube, wenn dieselbe arbeitet; d.h. man kann diese Schraube als eine Schraubenmutter betrachten, welche sich auf den Zapfen ihrer Spindel dreht, ohne ihre Stelle zu veraͤndern, waͤhrend das in dieser Schraubenmutter enthaltene Wasser als ein Schraubentheil, der nicht so viel Reibung erleidet, daß er sich zugleich mit der Schraubenmutter umdrehen muß, nur eine geradlinige Ortsveraͤnderung erleidet. In dem Berichte Carnot's befindet sich folgende Stelle: „Die Archimed'sche Schraube, die in dieser Maschine angewendet ist, erzeugt die Wirkung eines wahrhaften Blasebalges, so daß sie auch an den Huͤttenwerken als solcher benuzt werden koͤnnte. Ja man kann sie sogar sowohl wegen ihrer Einfachheit, als wegen ihrer Soliditaͤt und fortwaͤhrenden Thaͤtigkeit, so wie auch wegen der Ersparniß an Triebkraft, die sie im Vergleiche mit den anderen, zu denselben Zweken bestimmten Vorrichtungen darbietet, als das beste aller bekannten Geblaͤse betrachten; denn die Schraube wird durch ihre Untertauchung unter das Wasser sehr leicht und sehr beweglich, so daß die Reibung der Zapfen beinahe Null ist.“ Ich habe am Eingange dieser Abhandlung gesagt, daß man gegenwaͤrtig mit der auf die Huͤttenwerke angewendeten Cagniardelle sehr merkwuͤrdige Resultate erhalte. Diese Angabe gruͤndet sich auf eine Note, welche mir Hr. André Koechlin, der beruͤhmte Deputirte des Oberrheines, in Bezug auf eine Cagniardelle, welche nun seit 7 Jahren an einem seiner Huͤttenwerke in Thaͤtigkeit ist, mitzutheilen die Guͤte hatte. Diese Note lautet naͤmlich also: „Die Schraube hat 8 1/2 Fuß Durchmesser, eine eben so große Laͤnge und 4 Schraubengewinde. Sie besteht aus angestrichenem Eisenbleche; ihr Koͤrper wird von eisernen Reifen getragen, und an diese Reifen stoßen eiserne Arme, welche von der aus Schmiedeisen verfertigten Achse ausgehen. Da mehrere Menschen in der Schraube Plaz haben, so war es leicht die inneren Waͤnde derselben so anzustreichen, daß sie eben so gut schlossen, als die Waͤnde eines Gasometers.“ „Der Behaͤlter, in welchem die Schraube untergetaucht ist, besteht aus Mauerwerk. Bei jeder vollkommenen Umdrehung treibt die Schraube 160 Kubikfuß Luft bei einem Druke von 1/2 Pfd. per Quadratzoll unter das Wasser; und da sie in jeder Minute gewoͤhnlich 6 Umgaͤnge macht, so treibt sie mithin innerhalb dieser Zeit 960 Kubikfuß Luft ein: d.h. eine Quantitaͤt, wie sie zur Speisung eines Hohofens von mittlerer Groͤße erforderlich ist.“ „Der Apparat haͤlt 20 Schmiedeessen und 2 Oefen à la Wilkinson, welche in 24 Stunden 30,000 Kilogr. Gußeisen in Gaͤnsen in zweiten Fluß bringen, in Thaͤtigkeit. Er wird durch eine Dampfmaschine (pompe-à-feu) in Bewegung gesezt, und verbraucht eine Triebkraft, welche zwei Pferdekraͤften gleichkommt. Um mit einem Geblaͤse von alter Einrichtung dieselbe Wirkung zu erzeugen, brauchte man angestellten Berechnungen gemaͤß eine drei Mal groͤßere Kraft: d.h. 6 Pferdekraͤfte. Eine Gans, welche mittelst eines von 2 Pferdekraͤften betriebenen Kolbengeblaͤses fruͤher erst nach 2 Stunden in Fluß kam, schmilzt jezt bei der Anwendung des Schraubengeblaͤses laͤngstens in 15 Minuten; und bei dieser schnellen Schmelzung erlangt das Gußeisen einen solchen Grad von Fluͤssigkeit, daß man sehr zarte, große und leicht zu bearbeitende Gegenstande daraus zu gießen vermag, ohne daß man hiezu, wie bisher, Gußeisen von erster Qualitaͤt anzuwenden brauchte. Wenn man fruͤher große Gegenstande, z.B. von 10,000 Kilogr. schmolz, so mußte die Hize gewoͤhnlich 10 Stunden lang ununterbrochen fortgesezt werden; gegenwaͤrtig reichen 2 Stunden hiezu hin, und wegen der großen Fluͤssigkeit des Metalles bilden sich nun keine solchen Klumpen mehr wie fruͤher, welche den Schmelzofen verstopften und oͤftere Aufbesserungen noͤthig machten.“ „Der Apparat arbeitet nun seit sieben Jahren, ohne daß er irgend einer Ausbesserung bedurft haͤtte. Die Quantitaͤt des Brennmateriales betraͤgt nur einen Theil auf 12 Theile Gußeisen, waͤhrend bei den gewoͤhnlichen Geblaͤsen dieses Verhaͤltniß von 1/4 bis zu 1/6 wechselt. Mehrere der guten Wirkungen des Schraubengeblaͤses scheinen hauptsaͤchlich daher zu kommen, daß der Luftstrom, den dasselbe liefert, regelmaͤßiger ist, und die Temperatur nicht so sehr wechselt, als wie dieß an den gewoͤhnlichen Geblaͤsen der Fall ist.“ „Ich glaube daher, daß die Cagniardelle fuͤr Hohoͤfen unter allen bekannten Geblaͤsen das beste ist, und bemerke nur noch, daß man, um die Zahl der Umdrehungen, die man die Maschine in einer Minute machen lassen will, von 1 bis zu 10 zu wechseln, und um folglich nach Belieben 160 bis 1600 Kubikfuß Luft zu erzeugen, nur ein einfaches Rad abzuaͤndern braucht.“ Aus dieser Note ergibt sich demnach, daß die HH. André Koechlin und Comp. in Folge der Ersezung ihres Kolbengeblaͤses durch eine Cagniardelle folgende Vortheile erzielten: 1) fallen beinahe alle Unterhaltungskosten der Maschine weg, indem sich dieselbe fast gar nicht abnuͤzt, da sie so zu sagen ohne Reibung arbeitet; 2) ist der Verbrauch an Triebkraft bei gleicher Wirkung geringer; 3) erfordern die Schmelzoͤfen weit weniger Ausbesserungen; 4) ist der Verbrauch an Brennmaterial bedeutend geringer; und 5) endlich sind die Producte von besserer Qualitaͤt. Fig. 30 ist ein senkrechter Durchschnitt der Cagniardelle durch die Achse der Schraube und des Behaͤlters, in welchem sich dieselbe dreht, genommen. Fig. 31 ist ein Grundriß von Oben. A stellt einen Cylinder aus Eisenblech vor, der den Koͤrper der Schraube bildet. B ist die Achse dieses Cylinders, welche in schief geneigter Stellung fixirt ist, und um welche sich der Cylinder dreht. C ist ein großes, an dem Koͤrper der Schraube befestigtes Winkelrad. D ein Getrieb, welches in das leztere Rad eingreift, und durch die Dampfmaschine in Bewegung gesezt wird. E die mittlere, zur Circulation des Wassers dienende Roͤhre. F eine gekniete Roͤhre, deren Muͤndung sich uͤber dem Niveau des Wassers im Wasserbehaͤlter befindet, und welche die Luft, die durch die Schraube unter das Wasser getrieben worden, an den Ort ihrer Bestimmung leitet. G ein Wassermanometer, das den Druk dieser Luft andeutet. H ein gemauertes Beken, in welchem sich das Wasser befindet, in das die Schraube getaucht ist.