Titel: Alban's Mittel, um Drukpumpen außer Thätigkeit zu sezen.
Autor: Alban, Ernst
Fundstelle: 1828, Band 28, Nr. CIX. (S. 425–432)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj028/ar028109

CIX. Leichtes und sicheres Mittel, um Drukpumpen außer Thätigkeit zu sezen. Vorgeschlagen von Dr. Ernst Alban.

Mit Abbildungen auf Tab. X.

Herr John Potter empfiehlt in Gill's technical Repository N. 61237) eine, wie er meint, ganz neue Methode, die Wirkung einer Drukpumpe durch Lüftung des Saugventils zu hemmen. Da ich dieselbe bereits aber schon vor 8 Jahren an einer hydraulischen Presse anwandte, und in den vor 3 Jahren nach England gebrachten Plänen zu meiner neuen Dampfmaschine von sehr hohem Druke weitläufig mit beschrieben, auch durch eine Menge Zeichnungen für verschiedene Anwendungen erläutert habe, so erlaube ich mir der Neuheit der Sache hiemit zu widersprechen, und nehme die Erfindung, wenn sie anders neu ist, für mich in Anspruch.

Daß diese Methode entschiedene Vorzüge vor den bisher üblichen Wirkungshemmungen der Drukpumpen, vorzüglich sehr stark wirkender habe, ist nicht zu bezweifeln; denn

1) Es wird ganz erstaunlich wenig Kraft erfordert, um die Hemmung auf diese Weise zu bewirken. Oft reichen wenige Loch hin, um das Saugventil, vorzüglich wenn seine eigenthümliche Schwere durch Vorrichtungen balancirt wird, zu heben und in dieser Stellung zu erhalten. Dieser Umstand ist von ganz vorzüglichem Werthe, wo nur wenige. Kraft zu einer sich selbst regulirenden Hemmung vorhanden ist, wo man z.B. nur sehr kleine Schwimmer im Kessel und Generator anwenden kann, oder die Hemmung durch sehr kleine Gouverneure oder Moderatoren bestreiten lassen will. Die gewöhnlich üblichen Abschlußhähne an den Saugröhren müssen eine nicht ganz unbedeutende Größe haben, um eine hinreichende Oeffnung für das aufgesogene Wässer zu geben, und werden, so wie jeder Wasserhahn, leicht undicht, da die stete Einwirkung des Wassers die Schmiere derselben bald entfernt und zerstört. Manche Wasser enthalten aber auch saure oder erdige Bestandtheile, wovon erstere das Metall des Hahns rauh fressen und ihn feststehend machen, während leztere erdige Concremente an denselben absezen und die Bewegung desselben theils erschweren, theils der Dichtheit seines Ganges Schaden thun. Welche Gefahr aber das Stekenbleiben eines solchen Hahns, vorzüglich wenn |426| dieses im geschlossenen Zustande desselben Statt findet, für einen Kessel bringen kann, ist aus meiner ersten Abhandlung über die Hochdrukmaschinen klar geworden.

2) Dampfmaschinen ersparen bei Anwendung dieser Hemmungsmethode und der dadurch bewirkten Hemmung die Kraft, die zur Betreibung der Drukpumpe nöthig ist. Dieser Vortheil springt da recht in die Augen, wo bei Anwendung eines sehr hohen Dampfdrukes die Bewegung der Drukpumpe einen nicht unbedeutenden Kraftverlust bringt. Bei hydraulischen Pressen bewirkt sie während des Eintritts ihrer Wirkung sogar eine Ersparung beinahe des ganzen zur Betreibung derselben nöthigen Kraftaufwandes, während der Druk in der Presse auf keine Weise nachläßt. Dieserhalb würde ihre Anwendung in den neuen hydraulisches Pressen des Franzosen Hallette 238) viel günstigere Resultate gewähren, als der von ihm erwählte Nothbehelf, wornach er bei eintretendem Maximum in der Wirkung des einen oder anderen Preßcylinders das Wasser durch die Drukpumpe zum Sicherheitsventile so lange herausdrüken läßt, bis der Regulirhahn die Wirkung dieser Drukpumpen auf einen anderen Punct leitet. Wie meine Hemmungsmethode bei hydraulischen Pressen zwekmäßig anzubringen sey, davon hernach.

3) Meine Hemmungsmethode vermeidet ferner die Bildung desjenigen schädlichen Vacuums unter dem Kolben oder Stämpel, das bei der Anwendung eines Abschließhahnes an der Saugröhre während des jedesmahligen Steigens dieses Kolbens oder Stämpels hervorgebracht wird. Abgesehen von dem geringen Kraftverluste, den die jedesmahlige Formirung eines solchen Vacuums in der Drukpumpe bei der Bewegung derselben von Seiten der Maschine oder durch andere Betriebskräfte herbeiführt, wird durch dieses Vacuum nicht selten die Wirkung des Drukwerkes bei Wiedereröffnung des Hahnes auf längere Zeit gestört, vorzüglich wenn dasselbe, wie man so häufig sieht, nicht richtig construirt ist. Man lasse mich hier etwas deutlicher reden.

Wenn der Stämpel eines Drukwerkes, dieses möge nun mit einem soliden ungeliederten Stämpel, einem in England sogenannten plunger, der durch eine Stopfbüchse arbeitet, oder mit einem geliederten Kolben (piston)239) und einem gebohrten Cylinder versehen |427| seyn, bei Schließung der Saugröhre, während seines Steigens, fortwährend ein Vacuum bilden muß, das durch kein durch das Saugrohr aufsteigendes Wasser ausgefüllt wird, so geschieht es häufig, daß bei einer nicht ganz luftdichten Liederung des Stämpels oder Kolbens etwas Luft von oben vor der Liederung vorbei in den Stiefel dringt. Diese Luft240) hält sich dann bei wieder aufgehobener Hemmung des Spiels der Pumpe häufig eine zeitlang unter ihrem Kolben oder Stämpel, und verhindert ein gehöriges Saugen derselben, wodurch ihre Arbeit nicht selten auf mehrere Minuten und oft noch weit länger unterbrochen wird, ja wohl ganz und gar unterbleibt, wenn der Stämpel nach der Hallette'schen Methode, d.h. mit einfachem Lederringe241) geliedert ist, bei welchem der Luft der Eintritt in den Stiefel der Pumpe verstattet, der Zurüktritt aber abgeschlossen ist. Bei Stämpel- (plunger) Pumpen wird dieser Nachtheil um so fühlbarer, wenn das in die Ventilbüchse führende Seitenrohr am unteren Theile des Stiefels angebracht ist, so daß die eingedrungene Luft durch dieses nicht entweichen kann. Dieserhalb kann man beim Bau solcher Pumpen nicht vorsichtig genug seyn. In der Folge werde ich Gelegenheit haben, hierüber bestimmte Regeln aufzustellen.

4) Meine Hemmungsmethode ist endlich höchst einfach, indem sie weiter keine besondere Einrichtung, als eine Verlängerung des Stiels der Saugvalve durch ein kleines dünnes Stängelchen verlangt, auf |428| welches eine in den Wasserhälter der Pumpe herabreichende Hebstange wirkt. Diese Einrichtung ist nicht allein weit leichter als ein Hahn hergestellt, sondern auch von jedem gewöhnlichen Arbeiter ohne Aufwand von Geschiklichkeit vollendet.

Auf Tab. X. Fig. 1. habe ich eine Drukpumpe bester Construktion dargestellt. Sie besteht aus dem Drukstiefel, A. In demselben arbeitet der genau abgedrehte und polirte Stämpel, B, am besten von weichem Messing oder Kupfer,242) um das Rosten zu verhüten, gebaut. Er hat oben einen schwächeren Theil, worüber die Hülse der Zugstange greift, und mit einem Keil befestigt wird. a, ist die Stopfbüchse, die den Gang des Stämpels dichtet, C, die Ventilbüchse, die durch das Communicationsrohr, D, mit dem Drukstiefel in Verbindung steht. In dem oberen Theile der Büchse befindet sich das Entleerungs- oder Drukventil, b, in einer an der Büchse angeschrobenen Röhre, E, aber das Saugventil, C. Das untere Ende dieses Rohres ist mit einem kupferneu Seiher, d, versehen. Ueber der Büchse ist die Steigröhre, e, angeschroben, die über dem Ventile eine Erweiterung hat, damit das aus dem Ventile, b, kommende Wasser gehörig in dieselbe treten kann. Die Ventile sind gewöhnliche Kegelventile mit einem dreiekigen Stiele, der ihnen die Leitung gibt.

Die Vorrichtung zum Oeffnen des Ventils, wie ich sie vorschlage und zum Theil schon angewandt habe, besteht in der Hebstange, f, die senkrecht in den Wasserkasten dringt. Sie biegt sich unter dem Seiher horizontal um, und trifft hier auf das Stängelchen, g, das in den Stiel des Saugventils, c, eingeschoben ist und durch eine Oeffnung des Seihers, d, geht, in welcher es zugleich einige Leitung findet. Der horizontale untere Theil der Hebstange hat ein Loch, zur Aufnahme des Stängelchens, g, und vermag sich damit frei an demselben auf und nieder zu bewegen, ohne auf das Ventil zu wirken. Um eine Lüftung des Stängelchens mit dem Saugventile durch die Hebstange zu bewirken, ist auf erstere eine Art Knopf, h, geschoben und festgekeilt. Gegen diesen stößt die Hebstange bei ihrer Hebung. Der Knopf muß von dem Stängelchen entfernt werden können, wenn das Ventil aus der Ventilbüchse herausgenommen werden soll.243)

|429|

Die Stange, f, steht außerhalb des Wasserbehälters, F, der Pumpe mit einem kleinen Balancier, i, in Verbindung, der sich auf der Stüze K, bewegt. Dieser ist bei, e, mit einem Gewichte, m, belastet, dessen Schwere so berechnet ist, daß es die Stange, g, mit dem Saugventile vereinigt aufwiegt, und bei der Arbeit der Pumpe das sich gelüftet habende Ventil, c, geöffnet erhalten kann. n, ist eine Regulirstange, die von dem Gouverneur einer Dampfmaschine, oder von einem mit einem Schwimmer des Dampfkessels verbundenen Hebel kommt. Sie hat unten einen Schliz, der in Fig. 2. besonders abgebildet ist. Mit diesem greift sie bei, o, über das mit dem Gewichte beschwerte Ende des kleinen Balanciers und wird hier durch 2 kleine durch denselben gehende Stifte, p, und, q, in ihrer Lage so erhalten, daß sie keine Seitenbewegung auf demselben machen kann. Der Schliz schiebt sich leicht an dem Balancier auf und nieder, ohne ihn zu bewegen. Die Regulirstange, n, ist mit dem Gouverneur oder Schwimmer in der Art verbunden, daß sie sinkt, wenn die Kugeln des ersteren bei zu großer Geschwindigkeit der Maschine abspringen oder der Schwimmer fällt (was durch eine Hebelcommunication leicht zu bewerkstelligen ist). In beiden Fällen aber senkt sich dann der untere Rand ihres Schlizes, worauf der Balancier ruhte, dieser wird frei und das Gewicht lüftet das Saugventil, c, worauf die Arbeit der Pumpe so lange unterbrochen wird, bis die Regulirstange sich wieder hebt, der untere Rand ihres Schlizes das Gewichtsende des Balanciers aufzieht, und dadurch die Saugvalve wieder sinken läßt. Ein zu starkes Heben der Regulirstange und des Gewichtsendes des Balanciers kann nicht nachtheilig für das Ventil werden, weil der horizontale Arm der Stange, f, nach unten Spielraum genug auf dem Stängelchen, g, des Ventils hat.

Anmerkung.

Es mag manchem Mechaniker auffallen, warum ich die Stange, f, nicht gleich Regulirstange seyn lasse, und wozu ich die Anordnung des Balanciers und des Gewichts getroffen habe. Hier meine Gründe: da wo die Wirkung auf die Stange, f, plözlich und mit einer gewissen Energie erfolgt, wie es wohl bei dem Gouverneur einer Dampfmaschine oder der von mir gleich zu beschreibenden Vorrichtung einer hydraulischen Presse geschieht, würde, wenn der Act dieser plözlichen und energischen Wirkung während des Drükens des Drukstämpels der Pumpe, wo das Saugventil durch die in dieselbe gedrükte Flüßigkeit gewaltsam geschlossen gehalten wird, einträte, die Stange, g, leicht gebogen und dadurch |430| für die Folge unthätig gemacht werden können, was für die Sicherheit des ganzen Hemmungsapparates und seiner Wirkung von höchst nachteiligen Folgen seyn kann. Bei der Anordnung des Balanciers mit dem Gewichte ist die Wirkung auf die Stange aber allein von diesem Gewichte abhängig, und dieses öffnet das Saugventil nur beim Saugen der Pumpe, also in einem Augenblike, wo dieses Oeffnen schon von selbst durch das Saugen des Stämpels bewirkt wird, es kann also hier nie ein gewaltsamer Zug an der Stange, f, Statt finden. Die Regulirstange hebt nur die Hemmung in der Wirkung des Gewichtes auf, und ihre Action mag so schnell und so kraftvoll eintreten, als sie will, die das Saugventil öffnende Ursache bleibt deshalb immer dieselbe.

Bei hydraulischen Pressen kann das Lüften des Saugventils durch eine sehr einfache Vorrichtung bewirkt werden, die zugleich als Anzeiger des Maximums in der Wirkung der Presse zu benuzen ist. Sie ist mit dem inneren Raume des Preßcylinders oder der Preßcylinder, wenn mehrere angewandt werden, durch eine kleine Röhre in Verbindung gesezt und in Fig. 3. abgebildet. a, ist hier ein kleiner Cylinder, worin sich ein Stämpel, b, in einer Stopfbüchse, c, dicht bewegt. Der innere Raum des Cylinders ist mit dem des Preßcylinders durch eben genannte Röhre, d, verbunden, so daß die in jenem wirkende Flüßigkeit auch ihre Wirkung auf den kleinen Stämpel zu äußern vermag. Dieser Stämpel ist durch eine kleine Verbindungsstange und einem doppelten Scharnier mit dem Hebel, e, verbunden, der ein Stellgewicht, f, nach Art eines Sicherheitsventils hat. Der Durchmesser des Stämpels, die Länge des Gewichtshebels und die Schwere des Stellgewichtes müssen zusammen so berechnet seyn, daß der Stämpel beim Eintritt des Normaldruks in der Presse den Hebel mit dem Gewichte zu lüften beginnt. Bei, g, ist eine Stüze mit einem Schliz, worin der Hebel theils Leitung gewinnt, theils aber auch zugleich am zu starken Sinken und Steigen gehindert wird, indem er in beiden Fällen gegen den oberen und unteren Rand des Schlizes anstößt. Durch Stellung des Gewichts kann zugleich der berührte Normaldruk in der Presse beliebig modificirt werden. Von dem Gewichtshebel führt die Regulirstange, x, zu dem Stangenende, r, des kleinen Balanciers der ersten Figur, und faßt über diesen mit einem unten offenen Schlize. Sie wird ebenfalls durch zwei Stifte am Balancier vor Seitenschwankungen auf demselben bewahrt. In Fig. 4. ist der Schliz dieser Regulirstange besonders abgebildet.

Die Wirkung dieser Vorrichtung ist folgende: wenn das Maximum des Druks der Flüßigkeit in dem Preßcylinder eintritt, beginnt der Stämpel, c, in dem kleinen Cylinder, a, sich zu heben und lüftet |431| den Hebel mit dem Stellgewichte, wobei der Schliz in der Stüze, f, das weitere Emporsteigen hindert, der Hebel aber zieht die Regulirstange in die Höhe, so daß der obere Rand des Schlizes den Balancier, den er niedergedrükt hielt, frei macht, worauf das Gewicht am anderen Ende desselben zur Lüftung der Saugvalve seine Action beginnt. Läßt der Druk der Flüßigkeit in den Preßcylindern etwas wieder nach, wie es z.B. beim Pressen von Oehlsamen geschieht, der beim Heraustreten des Oehls sich etwas zusammenzieht, so fällt augenbliklich der Stämpel mir dem Hebel und der Regulirstange, und hebt die Wirkung des Balanciergewichts wieder auf, worauf die Drukpumpe so lange wieder arbeitet, bis der Normaldruk von neuem eingetreten ist. Dieser Vorgang wird sich ohne alles Mitwirken des Aufsehers der Presse so oft wiederholen, bis keine Verminderung des Normaldruks mehr Statt finden kann, wo dann die Drukpumpe für immer außer Arbeit gesezt bleibt, wenn der Aufseher nicht den Druk in dem Arbeitscylinder der Presse aufhebt. Bei Anwendung dieser Vorrichtung kann keine Gefahr durch Uebertreibung des Normaldruks in der Presse entstehen, und dadurch eine Beschädigung oder Sprengung derselben herbeigeführt werden, selbst wenn der Aufseher sich um dieselbe nicht bekümmert. Sollte es einem Fabrikunternehmer darum zu thun seyn, für den Aufseher irgend ein hörbares Zeichen des eingetretenen Normaldruks in der Presse zu haben, so ließe sich leicht die Einrichtung treffen, daß der sich lüftende Gewichtshebel einen Glokenzug in Bewegung sezte. Eine solche Einrichtung wird aber jeder Maschinenbauer ohne besondere Anleitung zu machen verstehen.

Indem ich diese Vorrichtung bloß ihrem Principe nach, wie ich hoffe, deutlich genug angegeben habe, darf ich überzeugt seyn, daß jeder Maschinenbaumeister die Anwendung derselben nach allen besonderen Fällen zu modificiren verstehen wird.

Diejenige hydraulische Presse, die ich vor 8 Jahren für eine Oehlmühle baute, und die jezt noch der Hr. Kaufmann Karnatz in Rostock zum Pressen des Senfes gebraucht, besaß die Hemmungsvorrichtung der Drukpumpe in der Art, daß der Presser oder Aufseher sie vermittelst der Hand in Bewegung sezte, sobald er bemerkte, daß ein kleines Rohr zu sprizen anfing, was das aus dem Sicherheitsventile kommende Oehl (ich gebrauchte in dieser Presse als flüßiges Medium nämlich Oehl statt Wasser) in einen Trichter führte, der es in den Reservoir der Drukpumpe zurükleitete. Die Anordnung war für den Presser so getroffen, daß er die Lüftung des Saugventils von demjenigen Tische aus bestreiten konnte, worauf er den Oehlsamen in die Haartücher zu thun beschäftigt war. Zu dem Ende ging die das Ventil lüftende Stange bis an die Deke des Oehlmühlenlocals, |432| und war hier an dem einen Ende eines leichten Balancier von Holz eingelenkt, der bis über den besagten Tisch reichte, und von seinem entgegengesezten Ende eine Stange zu diesem Tische herabschikte, an welcher ein Gewicht durch seine Schwere die Lüftung des Saugventils in der Art besorgte, wie es in Fig. 1. geschieht. Wollte der Arbeiter die Wirkung der Drukpumpe wieder erneuern lassen, so bewegte er nur den Hebel einer kleinen Welle über dem Tische, die durch einen kleinen Hebdaumen die Gewichtsstange wieder emporhob.

Stubbendorf im Monate November 1827.

|425|

Polytechn. Journal, Bd. XXIV. S. 309.

|426|

Man vergl. Bullet. de la Soc. d'Encourag. etc. N. 272, S. 33. Polyt. Journ. B. XXIV. S. 473.

|426|

Beide Ausdrüke werden von den meisten Mechanikern als gleich bedeutend genommen. Wäre es aber nicht zwekmäßiger, wenn man Kolben für das englische Wort piston und Stämpel für plunger gebrauchte? so hätte man für jedes dieser beiden sehr verschiedenen Organe doch auch eine bestimmte Benennung, was manchen Irrthum vermeiden helfen möchte. – In der That bezeichnet aber |427| auch der Ausdruk: Stämpel sehr gut die dadurch auszudrükende Sache, indem ein plunger eine solide cylindrische Stange ist. Kolben sagt nach seiner ursprünglichen Bedeutung so viel, als ein stärkerer Theil an einem schwächeren Stiele, woher das Wort Streitkolben, Destillirkolben u.s.w. Ein solches Werkzeug ist aber wirklich auch ein piston an seiner Stange. – Der plunger arbeitet in einem ungebohrten Cylinder, durch eine an einem Ende desselben angebrachte Stopfbüchse, er ist also ohne Liederung, da diese in dem Cylinder enthalten ist und steht fest, während sie sich an einem piston mit diesem bewegt. Lezterer (der piston) erfordert daher einen gebohrten und genau ausgeschliffenen Cylinder, während er selbst weniger Akkuratesse in der Ausführung nöthig hat, da nicht er, sondern seine Liederung seinen Gang dichtet.

Um nun aber auch den Cylinder eines Stämpels von dem eines Kolbens zu unterscheiden, da beide doch ihrer Construktion nach wesentlich verschieden sind, so überlasse ich es den Kunstverständigen zur Prüfung, ob für ersteren nicht der Ausdruk: Stiefel sehr paßlich seyn möchte, während man für lezteren das Wort: Cylinder beibehält? – Ich möchte glauben, daß auch diese Ausdrüke für ihren Gegenstand eben so bezeichnend sind, als Stämpel und Kolben für den ihrigen. Cylinder deutet nämlich immer schon ein genauer gearbeitetes Stük an, als ein Stiefel, der (d.h. sein oberer Theil oder der sogenannte Schaft) zwar auch röhrenartig gebaut, jedoch nichts weniger als genau cylindrisch ist.

Ich werde in meinen künftigen Maschinenbeschreibungen diesen meinen Vorschlag berüksichtigen und bin überzeugt, daß ich dadurch oft kürzer und verständlicher mich zu fassen Gelegenheit finden werde.

|427|

Luft kann auch durch einen undichten Hahn an der Saugröhre fortwährend in die Pumpe gebracht werden.

|427|

Man sehe am angeführten Orte (im Bulletin und polytechn. Journale) nach.

|428|

Bei größeren Pumpen würde ein solider kupferner Stämpel zu kostspielig werden, darum nimmt man einen eisernen, den man mit einer dünnen Hülse von Kupfer überzieht. Diese Hülse wird mit weichem Schlagelothe zusammengelöthet, über den eisernen Stämpel geschoben und beide nun durch einen Ring gezogen, wobei sich die kupferne Hülse genau an den eisernen Stämpel anlegt und unzertrennlich mit demselben verbindet. Der Stämpel braucht dann nicht weiter gedreht und polirt zu werden, weil er durch das Ziehen durch den Ring gehörige Rundung, gleiche Dike und Politur erhält. Massiv kupferne Stämpel müssen beim Abdrehen immer mit Milch befeuchtet werden, dann erhält man gleiche Späne und hat kein Hoppern des Meißels zu befürchten.

|428|

Das Knöpfchen auf die Stange zu schrauben, widerrathe ich, weil es sich |429| auf der Schraube leicht drehen und seinen richtigen Plaz verändern kann, auch der horizontale Arm der Stange, f, bei dem Auf- und Niedergleiten auf dem unter dem Knopfe befindlichen Ende des Stängelchens, g, einigen Widerstand an einem darauf geschnittenen Gewinde finden möchte.

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