XIX. Ueber die Ausflußcoefficienten der Wassergerinne, welche in der Gemeinde Remscheid und deren Umgegend bei Hammerwerken und Schleifkotten gebräuchlich sind, über die Wirkung der Hammerräder und einzelne zweckmäßige Umänderungen an Hammer- und Schleifwerkstätten; von Rob. Röntgen. (Schluß von S. 14 des vorhergehenden Heftes.) Mit Abbildungen auf Tab. I. Röntgen, über die Ausflußcoefficienten der Wassergerinne, welche bei Hammerwerken und Schleifkotten in Remscheid gebräuchlich sind. III. Wenn man nun bedenkt, daß gut construirte oberschlägige Räder einen Nutzeffect von 75 bis 80 Procent erreichen, so erkennt man, wie viel Wasser bei unseren Hammerrädern unnöthig verschleudert wird. Indessen lassen sich dieselben auch nicht nach den Principien construiren, nach welchen Räder mit so großer Nutzleistung angelegt werden. Es kommt bei den Hammerrädern besonders auf das schnelle Anlaufen und auf eine große Geschwindigkeit an, da dieselben direct mit der Daumenwelle, welche den Hammer in Betrieb setzt, verbunden sind, und, wie aus späteren Gründen hervorgehen wird, verbunden seyn müssen. Das schnelle Anlaufen kann aber nur durch ein bedeutendes Stoßgefälle erzielt werden, worunter man den senkrechten Abstand des Wasserspiegels im Gerinne bis zu der Stelle versteht, wo das Wasser die Schaufeln des Rades trifft. Eine Druckhöhe von 2 bis 2 1/2 Fuß, wie sie bei gut construirten Rädern gebräuchlich ist, würde also hier durchaus nicht hinreichen.Dagegen sollte man bei allen oberschlägigen Schleifwerkstätten nie mehr als 2 1/2 bis 3 Fuß Druckhöhe anwenden und dann lieber das Rad um so höher machen; denn hier kommt es ja im Ganzen auf das schnelle Anlaufen weniger an. Man sollte aber auch da, wo bedeutende Gefälle von 15 bis 17 Fuß vorhanden sind, nicht, wie dieses bisher üblich, nur 5 bis 6 Fuß auf den Wasserdruck und 1 1/2 bis 2 Fuß auf die senkrechte Höhe der Schußrinne verwenden, sondern derselben in allen Fällen höchstens eine Höhe von 4 bis 5 Zoll geben, bei derselben Neigung gegen den Horizont wie bisher, das übrige Gefälle aber auf die Druckhöhe im Gerinne verwenden, Auf diese Weise würde der Verlust durch Reibung, den das Wasser besonders auf längeren Schußrinnen erleidet, nicht entstehen. Es wäre, wenn nicht, wie schon oben bemerkt, andere Gründe dafür sprächen, nicht unumgänglich nöthig, das Hammerrad direct mit der Achse zu verbinden. Man könnte dasselbe auf einer zweiten Welle befestigen, welche mit einem größeren Zahnrade versehen wäre, dessen Zähne in die Zwischenräume eines kleineren mit der Hammerwelle verbundenen Zahnrades eingriffen. Auf diese Weise dürfte man dem Wasserrade eine kleinere Umfangsgeschwindigkeit geben, während die Welle doch dieselbe Geschwindigkeit beibehielt, und könnte alsdann das Rad nach zweckmäßigeren Regeln erbauen. Indessen die Uebertragung der Bewegung des Rades auf die Welle vermittelst gezahnter Räder verhindert wieder das schnelle Anlaufen, indem bei einer derartigen Bewegung viele Reibung entsteht; gleichzeitig aber leiden die Zähne durch die fortwährenden Stöße, welche beim Aufgreifen der Daumen auf das HelfSo nennt man hier zu Lande den Stiel des Hammers. entstehen, jedenfalls sehr viel. Eine Umsetzung der einen Bewegung in die andere vermittelst Riemen würde auch manche Nebenhindernisse herbeiführen, welche störend auf den Betrieb einwirkten. Wo man derartige Einrichtungen versuchsweise getroffen hat, ist man, so viel mir bekannt ist, auch wieder von denselben zurückgekommen. Und dieß ist der Grund, warum man wohl thut, das Hammerrad direct mit der Achse in Verbindung zu setzen. Es bleibt demnach nichts anderes übrig, als entweder darüber nachzusinnen, wie den Rädern unter Beibehaltung des jetzigen Princips eine etwas zweckmäßigere Einrichtung gegeben werden kann, oder wie man bei einer kleineren Radgeschwindigkeit doch dieselbe Anzahl von Schlägen in einer gewissen Zeit zu erreichen im Stande ist. Was das erstere betrifft, den Rädern eine etwas zweckmäßigere Einrichtung zu geben, so schlage ich Folgendes vor. Die bisherige Stellung des oberen Theils der Schaufel gegen den Radhalbmesser und den stoßenden Wasserstrahl kann beibehalten werden, sie bezweckt ein möglichst schnelles Anlaufen des Rades. Dagegen krümme man den unteren Theil so, wie dieß im Durchschnitt Fig. 7 gezeichnet ist, auch mache man unter diesen Umständen die Schaufeln etwas länger. Auf diese Weise wird das Rad sein Wasser länger behalten, der Fassungsraum der Zellen wird vergrößert und der Nutzeffect des Rades um mehrere Procente erhöht werden. Endlich würde dieser Fassungsraum noch mehr vergrößert, wenn man die Schaufeln anstatt von Holz, wie bisher üblich, von Eisenblech construirte. Solche gebogene Schaufeln, wie wir sie eben empfohlen, würden auch ungleich bequemer von Eisen als von Holz darzustellen seyn. Es ist schon gesagt worden, daß unter den jetzigen Verhältnissen die Radzellen das Wasser nicht vollständig fassen könnten, wenn der Hammer in vollem Gange sey. Dieß liegt besonders daran, daß die älteren Räder viel zu schmal sind. Sollte alles Wasser unter diesen Umständen vom Rade aufgenommen werden können, so müßte dasselbe nach den Berechnungen etwa 11 Fuß breit seyn. Diese Breite ist zu bedeutend, als daß sie sich zur Einführung empfehlen ließe, auch würden die Gerinne nebst Schütze für solche breite Räder zu groß und unbequem werden. Es liegt aber hierin, daß man die Räder so breit wie eben möglich machen soll. Ich würde demnach eine Breite von 5 bis 6 Fuß vorschlagen und besonders im letzteren Falle, wenn es nothwendig wäre, drei Radkränze anstatt zwei empfehlen, von denen der dritte in die Mitte der beiden anderen zu stehen käme. Auch für diese breiten Räder würden die in Fig. 7 gezeichneten Schaufeln anzuwenden seyn. Es ist natürlich, daß man bei Einführung von drei Radkränzen in der Mitte der Schützenöffnung einen schmalen Unterschlag, stark von der Breite des mittleren Radringes, anbringen müßte. Da bis jetzt die Schützenöffnung etwa 5 bis 5 1/4 Zoll hoch ist, wenn das Rad eine Breite von stark 3 Fuß besitzt, so würde man bei diesen Veränderungen nur 2 1/2 bis 3 Zoll Höhe zu nehmen haben. Die Druckhöhe (H – 1/2 a, siehe Seite 7) würde dadurch etwas vergrößert und der Wasserstrahl weniger dick werden, wodurch er besser in die Zellen eintreten könnte. Unter diesen Umständen dürfte man dem Rade statt 16 etwa 18 Schaufeln geben, was wiederum den Fassungsraum des Rades vermehren würde. Was den zweiten Punkt betrifft, den Rädern eine kleinere Umfangsgeschwindigkeit zu geben, während die Hämmer doch in einer bestimmten Zeit dieselbe Anzahl von Schlägen machen, so würde ich vorschlagen, an der Stelle, wo die Daumen in der Achse angebracht sind, einen hölzernen Ring um dieselbe zu legen, von größerem Durchmesser als der der Welle, welcher etwa 15 bis 18 Daumen aufnehmen könnte. Auf diese Weise würde die Nutzwirkung der Hammerräder gewiß um 20 bis 25 Procent erhöht werden. Denn während jetzt ein solches Rad in einer Minute, wenn 10 Daumen in der Welle vorhanden sind, 38 Umläufe macht, reichten dann für dieselbe Anzahl von Schlägen nur 25 1/3 oder 21 1/2 Umläufe hin. Die Geschwindigkeit des Rades würde also ungleich geringer, die Wirkung der Centrifugalkraft und der Verlust durch das zu frühe Entleeren der Zellen weit kleiner werden. In England ist diese Einrichtung, so viel mir bekannt ist, allgemein, nur daß man statt der hölzernen Kränze solche von Gußeisen anwendet. Es ist wohl gegen diese letzteren von Praktikern eingewandt worden, daß das Schmieden vor denselben mehr ermüde, als das vor den gewöhnlichen hölzernen Wellen, vielleicht, weil die Stöße der Daumen auf das Hammerhelf kräftiger und die Schläge des Hammers durchdringender werden. Wenn man aber gegen diese Kränze von Gußeisen eingenommen ist, würde man dann nicht mit Vortheil solche von Gußstahl, die doch ungleich mehr Elasticität und gleichzeitig auch eine größere Festigkeit besitzen, einführen können? Daß übrigens diese größere Ermüdung beim Schmieden vor gußeisernen Kränzen mehr oder weniger eine Folge der Angewohnheit ist, scheint mir aus folgendem Umstande hervorzugehen. Die Sensenbreithämmer in Frankreich besitzen ein bedeutend größeres Gewicht als die hiesigen; dasselbe beträgt 1 1/2 bis 2 Ctr., während die hiesigen nur 94 bis 96 Pfd. (altes Gewicht) wiegen. Arbeiter nun, welche von hier dorthin übersiedeln, klagen anfangs sehr darüber, daß sie unter diesen schwereren Hämmern schlechter fertig werden könnten, und weit eher ermüdeten, als unter den hiesigen. Haben sie sich aber lange genug darunter geübt, so schwindet nicht nur diese größere Ermüdung, sondern sie fabriciren auch unter denselben in gleicher Zeit um 1/4 mehr als unter den hiesigen Hämmern. Auch in England sollen die Stahlraffinirhämmer ein größeres Gewicht besitzen als hier zu Lande. Für das Zusammenschweißen des Stahls, das sogenannte Wellen, sowie überhaupt für das Schmieden größerer Stahlstücke würde es gewiß nicht unangemessen seyn, wenn man die Hämmer etwas schwerer nähme als jetzt. In dieser Beziehung möchte es zu empfehlen seyn, daß man vor jeder Achse zwei oder sogar drei Hämmer anbrächte, von denen der eine schwerere besonders zu diesem Zusammenschweißen, der andere leichtere aber vorzüglich zum Ausrecken des Stahls diente. Es verdient hier noch bemerkt zu werden, daß man über kurz oder lang darauf Bedacht zu nehmen hat, wie unsere bisherigen dickeren Hammerachsen von 1 1/2 bis 2 Fuß Halbmesser, durch andere dünnere ersetzt werden können, da die ersteren immer seltener und theurer werden. Gewiß kommt es hier nicht darauf an, daß die Achse an allen Stellen den bisherigen Durchmesser besitze, wenn sie nur da, wo sich die Daumen befinden, die gehörige Dicke hat; aber wohl ist ein bedeutendes Gewicht derselben unerläßlich. Denn jeder Stoß des Daumens auf das Band des Helfs veranlaßt einen Rückstoß auf die Achse, wodurch dieselbe in ihren Lagern eine hüpfende Bewegung annimmt, die um so größer ist, je geringer ihr Gewicht ist. Dieß bedeutende Gewicht läßt sich derselben aber durch gußeiserne Schwungringe ertheilen, deren man auch jetzt schon auf allen leichteren Wellen findet. Versieht man deßhalb dünnere Wellen mit einer hinreichenden Anzahl solcher Schwungringe, so werden diese gewiß dieselben Dienste leisten als die bisherigen dickeren. In England hat man die Stahlraffinirhämmer schon mit Dampf betrieben (siehe hierüber: „Die Bereitung und Verarbeitung des Stahls. Nach dem englischen Werke des Ingenieurs Overman deutsch bearbeitet von Dr. Carl Hartmann. Frankfurt am Main 1856. Karl Jügel's Verlag“), vielleicht in der Weise, daß man mit der Hammerwelle einen Krummzapfen verband, der von der Kurbelstange der Maschine in Bewegung gesetzt wurde. Der Verfasser hat ein solches Hammerwerk in Witten vor mehreren Jahren in Augenschein genommen. Es hat sich aber herausgestellt, daß das Ausrecken der Stahlstäbe mittelst der von Dampfmaschinen betriebenen Hämmer niemals so schön ausfällt, als wenn dieselben von Wasserkraft bewegt werden, und deßhalb bedient man sich noch bis zu dieser Stunde in den größten englischen Stahlwerken nur des Wassers als bewegende Kraft. Schwerlich sind aber auch derartige Hämmer im Stande in wenigen Augenblicken einen langsameren und schnelleren Gang anzunehmen, da der Dampf nur drückend und nicht stoßend wirkt. Man sollte darum um so mehr in hiesiger Gegend darauf bedacht seyn, die von der Natur so vielfach verbreitete Wasserkraft vortheilhaft zu benutzen, und besonders auch durch Anlage von größeren Sammelteichen, nicht weit von dem Ursprunge der Bäche, dem Wassermangel in trockenen Sommern wenigstens theilweise abzuhelfen suchen. Ein Teich für jeden der beiden Hauptbäche von 7500 Quadratruthen Flächenraum (stark 86° lang und breit) und 4 Fuß mittlere Tiefe, würde die sämmtlichen Hämmer auf diesen Bächen 30 Tage lang mit Wasser versehen, wenn täglich 5 Stunden beständig geschmiedet, aber natürlich da, wo zwei und mehr Hämmer vor einem Teiche stehen, nur einer täglich gebraucht würde. An dieser Stelle müssen wir noch eines anderen Wasserverlustes beim Schmieden gedenken, den man, wie es scheint, nicht hoch genug anschlägt. Dieß ist der, daß man nicht immer bei vollem Teiche schmiedet, sondern oft, besonders bei kleinem Wasserstande, so lange fortarbeitet, bis der Teich oder wenigstens das Gerinne gar kein Wasser mehr enthält. Je kleiner aber die Druckhöhe des Wassers im Gerinne ist, desto kleiner ist die Geschwindigkeit desselben, mit der es das Rad erlangt, und desto mehr Wasser muß man auf das Rad schlagen, um dieselbe Wirkung zu erhalten. Man sollte also darauf bedacht seyn, nur bei möglichst gefülltem Teiche zu arbeiten, was da um so eher geschehen kann, wo ein Ober- und ein Unterteich vorhanden ist. Werfen wir jetzt noch einen Blick auf die Räder für die Gebläse. Auch diese könnten bei vortheilhafterer Construction fast mit der Hälfte des Wassers betrieben werden, welches sie jetzt bedürfen. Zu dem Ende gebe man denselben erstens die nothwendige Breite, um alles Wasser bequem aufnehmen zu können, daß keine Ueberfüllung der Zellen stattfindet, und dann zweitens versehe man dieselben mit Sackschaufeln von Eisenblech, wie dieß Fig. 8 zeigt. Es ist ferner bei der Wasserzuleitung der Mangel, daß man das Wasser, welches zum Betriebe des Rades dient, durch eine an der Zuleitungsröhre angebrachte Schütze unbenutzt abfließen läßt, wenn das Gebläse außer Thätigkeit gesetzt werden soll. Auf diese Weise wird während des Tages so viel Wasser verschleudert, daß davon der Hammer wenigstens 15 bis 20 Minuten lang betrieben werden könnte. Man sollte hier durch eine überall verschlossene eiserne Rinne von etwa 6 Zoll innerem Durchmesser das Wasser aus dem Teiche in einen hölzernen Kasten über dem Rade leiten, an demselben eine Schütze anbringen und durch diese das Wasser dem Rade Zuführen, s. Fig. 8 und 9. Hierbei verdient noch erinnert zu werden, daß man in England die Erfahrung gemacht haben soll, viel an Brennmaterial zu ersparen, an Arbeitszeit zu gewinnen, den Abbrand des Stahls bedeutend zu vermindern und die Schlacke flüssiger zu machen, wodurch sie sich weniger leicht an den Stahl anhängt, wenn man anstatt kalter, heiße Luft von 150 bis 200° R. in das Feuer leitet. Die Erwärmung dieser Luft kann leicht durch einen über oder neben dem Feuer angebrachten Apparat bewirkt werden. Uebrigens bezieht sich diese Erfahrung besonders auf die Feuerungen der Klein- und Grobschmiedereien. Daß bei fast sämmtlichen schottischen Hohöfen, welche mit Steinkohlen geheizt werden, heiße Luft schon seit dem Jahre 1830 mit großem Vortheil angewandt wird, ist in verschiedenen Werken nachzusehen. –––––––––– Die seit mehreren Jahren an vielen Stellen eingeführten Turbinen würden für den Betrieb unserer Hammerwerke durchaus ungeeignet seyn. Der Raum gestattet uns hier nicht, die Gründe dafür alle aufzuzählen. Dagegen würde ich diese Motoren unbedingt für alle größeren unterschlägigen Schleifwerkstätten mit geringerem Gefälle vorschlagen. Auch da, wo zwei solcher Wertstätten vor einem Teiche stehen, reicht eine Turbine für den Betrieb sämmtlicher Steine und Polirscheiben hin. Diese Kraftmaschinen gebrauchen, wenn sie genau nach den Regeln der Theorie gebaut sind, nicht mehr als stark 1/3 von dem Wasser, was die jetzigen unterschlägigen Räder im Schnurgerinne erfordern; sie besitzen dabei eine große Umfangsgeschwindigkeit und machen, wegen ihres verhältnißmäßig kleinen Durchmessers, in kurzer Zeit viele Umläufe, was für Schleifkotten nur von Vortheil seyn kann. Dabei laufen sie mit derselben Nutzwirkung im Unterwasser als in der freien Luft, und der Raum, in dem sie aufgestellt sind, läßt sich mit wenigen Kosten überwölben oder auf andere Weise überdecken, so daß sie vor dem Froste geschützt sind. Sie bedürfen nur einer sorgfältigeren Aufsicht, eines reineren Aufschlagewassers und eines größeren Anlagecapitals als die verticalen Wasserräder. Wo die Kosten für derartige Maschinen zu groß werden, da sollte man zweckmäßig construirte Kropfräder mit Spann- oder Ueberfallschützen einführen. Noch gebe ich den Besitzern mehrerer Hammerwerke, die nicht allzuweit von einander, etwa auf einem und demselben Bach liegen, zu bedenken, ob das Plätten oder Schienen des Stahls nicht in besondern Hämmern ausgeführt werden könnte, dieweil sie in der Minute nur etwa 300 Schläge machen und dabei fortwährend einen gleichförmigen Gang besitzen, rücken- oder sogar unterschlägig mit wenigem Wasser vortheilhaft betrieben werden könnten und wozu sich auf unseren größeren Bächen noch wohl Gefälle finden ließen. Möge denn diese Arbeit so wohlwollend aufgenommen und beurtheilt werden, als sie mit Fleiß und Interesse für eine gute Sache angefertigt ist. Das Bestreben, der Industrie meiner Vaterstadt förderlich zu werden und ein mehrjähriges und ernstes Studium über Alles was auf dieselbe Bezug hat, würde ich dadurch belohnt finden. Remscheid, im September 1860.