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Viktor Kaplan#

von Dominik Reiter, Stefan Krickl; BRG Kepler, 5a; Betreuung: Rath; 78 Punkte;

Zum heutigen Leben gehört der elektrische Strom. Und dieser hat einen viel längeren Weg, als nur den kurzen aus der Steckdose. Verschiede Kraftwerke erzeugen unseren Lichtbringer. Allgemein bekannt sind Wasserkraftwerke, Windkraftwerke, Atomkraftwerke, etc. Aber viele wissen nicht, dass die Grundlage für das Wasserkraftwerk von einem österreichischem Ingenieur entwickelt und gebaut wurde - Viktor Kaplan entwickelte 1919 die Wasserturbine.

Kaplan
Viktor Kaplan. Foto.
© Bildarchiv d. ÖNB, Wien, für AEIOU

Ausbildung #

*27.November 1876 in Mürzzuschlag/Steiermark

†23.August 1934 in Uterach am Attersee


Nach Ablegung der "Maturitätsprüfung" am 10. Juli 1895 studierte Kaplan an der Technischen Hochschule in Wien von 1895 bis 1900 Maschinenbau. Danach trat er 1901 in den Dienst der Maschinenfabrik Ganz & Co. in Leobersdorf, die dort hauptsächlich Dieselmotoren baute, wurde aber aufgrund seiner privater Studien über die Verbesserung von Explosionsmotoren, gekündigt.

So nahm er 1903 eine Stelle als Konstrukteur für das Maschinenbaufach an der Deutschen Technischen Hochschule in Brünn an. Bald erkannte er den dringenden Bedarf der Elektrowirtschaft an schnell-laufenden Wasserturbinen, die auch kleine Gefälle ausnützen können und wandte sich der Verbesserung der Wasserturbine zu. Wenige Monate nach seiner Hochzeit (1909) wurde in Brünn das erste Turbinenlaboratorium in Betrieb genommen, in dem Kaplan seine Forschungen vorantrieb.

Entwicklung der Wasserturbine#

Kaplanturbine
Kaplanturbine vor dem Linzer Schlossmuseum
© P. Diem
Seine bahnbrechende Erfindung der Wasserturbine mit einstellbaren Laufschaufeln, die für Flüsse mit großen Wassermengen und geringen bis mittleren Gefällen bestimmt ist, beginnt im Jahr 1912. Das Prinzip seiner Turbine geht auf die Francis-Turbine zurück. Seine Arbeiten verbesserten die Turbinen schlagartig.

Neben seiner Arbeit als Konstrukteur hielt er an der Brünner Hochschule Vorlesungen über Maschinenkunde und entfaltete eine rege wissenschaftliche Tätigkeit in Bezug auf verbesserte Turbinenschaufeln. Eine Reihe von Veröffentlichungen wie "Ein neues Verfahren zur Berechnung und Konstruktion der Francisturbinenschaufeln (1905)" oder "Bau rationeller Francisturbinenläufer (1908)" deuteten darauf hin, dass er sich auf die Wasserkraftmaschinen konzentrierte. Die Arbeit von 1908 reichte Kaplan als Dissertation an der Wiener Technischen Hochschule ein, mit Erfolg.

Im Jahre 1909 feierte Kaplan zunächst seine Promotion zum Doktor an der TH Wien, seine Habilitation für Wasserkraftmaschinen an der TH Brünn und seine Trauung mit Margarethe Strasser. Im selben Jahr begann der frischgebackene Doktor mit der Hochschulverwaltung von Brünn einen bürokratischen Kampf um ein Laboratorium für Wasserturbinen. Durch Ignaz Storek konnte er bald über ein Laboratorium verfügen. Die Storek'sche Stahlhütte lieferte die Versuchsturbine und stellte nach Kaplans Angaben Laufräder her, die Firma Reich in Gaya spendete gläserne Saugrohre (um die Störvorgänge sichtbar zu machen), und die Pumpen wurden von der Königsfelder Maschinenfabrik zu Verfügung gestellt. Das Laboratorium war in einem Keller des Neubaus der Hochschule untergebracht.

Kaplan startete mit Versuchsreihen für neue Typen von Turbinenrädern, ausgehend von der Francis-Turbine. Sein Test-Francislaufrad hatte einen Durchmesser von nur 185 Millimetern. Den Grund für die Miniaturausgabe gab Kaplan wie folgt an:

"Gegenüber den großen Turbinenanstalten hat das Turbinenlaboratorium den Vorteil, dass alle Versuchsgegenstände leicht herzustellen und zu montieren sind. Eine rohe Überschlagsrechnung hat gezeigt, dass zur Herstellung eines großen Rades gerade so viele Monate vergehen, als ich Tage benötige. Die Montage des kleinen Rades erfordert zehn Minuten, die des großen in etwa fünf Stunden, also in beiden Fällen dreißigmal so lange. Ich nehme an, dass ich nur die Hälfte der Jahre täglich das übliche Stundenmaß gearbeitet habe, so kann ich meine Arbeitszeit mit fünf Jahren abschätzen. Wollte also eine Versuchsanstalt die gleiche Versuchsarbeit bewältigen, so hätte diese 5 x 30 = 150 Jahre ernstlich zu schaffen."

Die Versuche mit dem Francis-Schnellläufer brachten Kaplan nicht die erwünschten Ergebnisse. Zwar hatte er eine starke Laufraderweiterung und eine geringere Schaufelneigung gesetzt, doch die auftreten Reibungswiderstände ließen keine höhere spezifische Drehzahl als 450 zu. Als Kaplan die äußere Laufradbegrenzung wegließ, drehte das Turbinenrad schneller und erreichte einen höheren Wirkungsgrad. Als nächsten Schritt contra Reibungswiderstand versah er das Laufrad mit wesentlich weniger und flach gekrümmten Schaufeln.

Das erste österreichische Patent mit der Nummer 74388 über die "Kreiselmaschine I" reichte Kaplan am 28. Dezember 1912 ein. Bereits am 7. August 1913 folgte die Patentanmeldung für die "Regulierung I Hauptpatent", das die Nummer 74244 erhielt. Und in diesem Patent wurde festgehalten, was Kaplans Turbine von den anderen unterschied - die drehbar an der Laufradnarbe gelagerten Schaufeln. Kaplan hatte nämlich bei seinen ersten Versuchen ein schlechtes Teillastverhalten seiner Flügelturbine festgestellt, das heißt, dass der Wirkungsgrad schnell schlechter wurde, wenn sich der Wasserzufluss verringerte.

Heute sind tausende von Kaplan-Turbinen in Betrieb. Diese Turbine erlaubte erstmals die Nutzung des Wassers der Flüsse im großen Maßstab, weil sie für geringe Gefälle bei großen Wassermengen geeignet ist und sie auch die nötige Drehzahl für das Betreiben von Generatoren aufbringt.

Eine kleine Geschichte aus dem Leben von Viktor Kaplan:#

Eines Tages lud Kaplan seinen Freund aus Wien ein, ihn zu besuchen. Dem Bürgermeister sagte er aber, dass ein König inkognito käme. Der Empfang war dementsprechend groß und ein ganzes Orchester spielte. Kaplans Freund war überrascht und verunsichert, seine Frau aber genoss das Ganze. Zum Schluss klärte Kaplan alle auf und spendete einige Fässer Bier zur Versöhnung.

Recherche#

Recherchen von Dominik Reiter & Stefan Krickl:

  • Quelle 2: Gschwandtner, Martin: Viktor Kaplan und seine Turbine. Phil. Diss. Salzburg 2006.
  • Quelle 3: Gööck, Roland: Erfindungen der Menschheit, Siegloch Edition, Blaufelden 2000. Seite 132 ff
  • Quelle 4: Gschwandtner, Martin: Viktor Kaplans Patente und Patentstreitigkeiten. München, Norderstedt 2007.