Titel: Whitelaw's Centrifugalpumpen zum Heben von Flüssigkeiten auf geringe Höhen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1850, Band 117, Nr. XXXV. (S. 186–190)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj117/ar117035

XXXV. Whitelaw's Centrifugalpumpen zum Heben von Flüssigkeiten auf geringe Höhen.

Aus dem Practical Mechanic's Journal, April 1850, S. 4.

Mit Abbildungen auf Tab. III.

Wo große Wassermengen auf mäßige Höhen gehoben werden sollen, wie dieß beim Trockenlegen oder auch beim Bewässern von Grundstücken der Fall ist, bietet die Centrifugalkraft zum Heben von Flüssigkeiten manche Vortheile dar. Der zur Anwendung dieses Princips nöthige Mechanismus ist von der einfachsten Art, da weiter nichts als eine beständige rotirende Bewegung erfordert wird, mittelst welcher allein eine große Wirkung hervorgebracht oder eine große Wassermenge gehoben wird. Dessenungeachtet waren, mit Ausnahme weniger zerstreuter Skizzen, die nur eine oberflächliche Idee von der Anwendung der Centrifugalkraft zum Heben von Flüssigkeiten gaben, Pumpen dieser Art wenig bekannt, bis Hr. James Whitelaw von Johnstone, durch seine Verbesserungen an den Reactionswasserrädern bekannt, diesem Gegenstand eine wirklich praktische Form gab. Vor drei oder vier Jahren schlug Hr. Whitelaw bei einer passenden Gelegenheit, nämlich beim Trockenlegen einer niedrig gelegenen Wiese in seiner unmittelbaren Nachbarschaft die neue Pumpe vor, um sich selbst von ihrer Wirksamkeit überzeugen zu können. Es blieb jedoch beim bloßen Vorschlage, ohne daß eine Ausführung des Planes, welcher hinreichend gereift war, um sich einen guten Erfolg versprechen zu können, stattgehabt hätte.

Die Pumpe braucht nicht gefüllt zu werden ehe sie in Thätigkeit kommt, da das Wasser sich sogleich zu heben beginnt und aus den Mündungen ausfließt, sobald sie gedreht wird. Der Mechanismus ist gar nicht complicirt, und da weder Kolben noch Ventile, noch sonstige kleine Gegenstände daran vorkommen, so kann derselbe nie in Unordnung gerathen, selbst wenn man ihn in Fällen anwendet, welche sonst für Pumpen die schlechtesten genannt werden können. Wurzeln, Holzstücke oder Steine, wenn sie nicht zu groß sind, gehen leicht durch, und selbst große Steine können ohne Mühe wieder beseitigt werden.

Die neue Pumpe hat außerdem noch den Vorzug, daß ihr der Rost nicht schadet, wenn sie lange Zeit ungebraucht stehen bleibt; sie kann durchaus verzinkt oder so angestrichen werden, daß sie vollkommen gegen Rost geschützt ist.

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Fig. 1 stellt die Pumpe in verticaler Ansicht dar, wobei ein Theil der Cisterne, in welcher sie steht, weggelassen ist, um sie vollständig sichtbar zu machen.

Fig. 2 ist ein Grundriß derselben, Fig. 3 ein verticaler Durchschnitt, und Fig. 4 ein horizontaler Durchschnitt. Das zu hebende Wasser wird durch einen Canal oder Zuflußgraben B in die Cisterne A geleitet. Die Pumpe erhält ihre rotirende Bewegung von der horizontalen Achse C, welche die verticale Spindel D mittelst zweier conischer Räder treibt. Diese Spindel trägt ein hohles conisches Gefäß E, und da sich beide sehr rasch drehen, so veranlaßt die Centrifugalkraft das Wasser bei der weiten Mittelöffnung F einzudringen und sich innen in dem hohlen Kegel zu erheben, wie dieß Fig. 3 zeigt. Das Wasser gelangt auf diese Weise in die Ausfluß-Canäle G, wird durch dieselbe Kraft bei den Mündungen H ausgetrieben, und fällt in den ringförmigen Canal I, von wo aus es durch die obere Rinne J fortgeleitet wird.

Um das Wasser oder darin enthaltene Unreinigkeiten von der Pfanne der stehenden Spindel abzuhalten, befindet sich an ihrem unteren Ende ein kleines abwärts gekehrtes Gefäß K, das mit Luft gefüllt bleibt, und so den Zapfen und die Pfanne vor zu rascher Abnützung schützt.

Würde eine schalenförmig gebogene Platte, wie sie in Fig. 3 durch die punktirten Linien L angedeutet ist, an der stehenden Spindel befestigt, so möchte sie wohl einen leichteren Wasserzufluß zur Pumpe bewirken, da das Vacuum, welches die aufsteigende Wassersäule hervorzubringen strebt, ohne Zweifel das Wasser in die untere Oeffnung der Pumpe drängen würde. Der Vortheil würde vielleicht noch größer seyn, wenn man die Höhe der inneren Schale beträchtlicher machte, und bei Construction der Pumpe wäre noch zu untersuchen, ob man nicht noch mehr erreichen würde, wenn die innere Schale sich bis zum oberen flachen Ringe der Pumpe erstreckte. Die Anzahl der Ausgußöffnungen ist ein zweiter Punkt, welcher Ueberlegung verdient, und es möchte eine Verbesserung seyn, dieselben an der Oberfläche der Pumpe anzubringen, statt sie auf den Boden des Raumes M, Fig. 3, zu verlegen.

Die Wasserräume zwischen zwei Scheidewänden der Pumpe brauchten nicht weiter zu seyn, als sie durch die punktirten Linien N in Fig. 4 angedeutet sind. Jeder Wasserraum wäre hierbei durch eine der Scheidewände O und eine zu derselben parallel liegende Wand N gebildet. |188| Letztere würde das Wasser von den Räumen p, p abhalten, und die Verengerung der Wasserräume würde sicherlich das Gewicht der sich drehenden Masse verringern.

In Fig. 5 ist eine andere Modification der Pumpe abgebildet. Diese Skizze ist ein verticaler Durchschnitt durch zwei Scheiben, welche die Pumpe bilden, die bei A einsaugt, und bei B das Wasser in einem ringförmigen Strahl auswirft, der dann durch den kreisförmigen Trog aufgefangen wird. Zwischen den beiden Scheiben sollten spiralförmig gewundene Scheidewände angebracht werden, um das Wasser in der entgegengesetzten Richtung zu leiten, in welcher sich die Pumpe dreht, damit dasselbe beim Austreten so wenig als möglich von der drehenden Bewegung der Pumpe angenommen hat.18 Der Unterschied dieser Pumpe von der in Fig. 1 bis 4 abgebildeten ist, daß das Wasser mit den Scheiben nur kurze Zeit in Berührung ist, und dann in Folge der erlangten Geschwindigkeit frei aufsteigt. Wären die Scheiben oben nicht einwärts gezogen, sondern stünden ihre Ränder senkrecht und parallel zur Achse, so würde die Centrifugalkraft den Wasserstrahl zerstreuen, ehe er den oben liegenden Trog erreicht hat. Durch das erwähnte Einwärtsbiegen der Scheibenränder wird der Zerstreuung vorgebeugt, und der Strahl gegen die Achse gelenkt. (Im Original ist noch eine Centrifugalpumpe abgebildet und beschrieben, die genau mit derjenigen übereinstimmt, welche in Prechtl's technologischer Encyklopädie mitgetheilt ist, und aus einem umgestürzten Segner'schen Wasserrade besteht. Versuche mit derselben sollen in zwei Fällen mehr als 76 Procent (?) Nutzeffect gegeben haben.)

Zusatz.

Eine Centrifugalpumpe, wie sie in den Figuren 14 abgebildet ist, ließ ich schon im Jahr 1845, also bereits vor fünf Jahren, in der mechanischen Werkstätte der polytechnischen Schule zu Augsburg ausführen, nur ist dieselbe viel vollkommener und noch einfacher als die Pumpe von Whitelaw. Sie ist im polytechnischen Journal Bd. C S. 84 kurz beschrieben, und war für einen Tafelaufsatz bestimmt, welchen der Kreis Schwaben und Neuburg dem damaligen Kronprinzen von Bayern als Andenken überreichte. Um die größere Vollkommenheit meiner Pumpe nachzuweisen, dürfte folgender Vergleich beider Pumpen genügen. Das rotirende Gefäß des Hrn. Whitelaw ist |189| aus einem Kegel gebildet, an welchen sich ein Cylinder anschließt, der sich oben plötzlich erweitert, und den Durchmesser der Pumpe unnöthig vergrößert. Nur in dem conischen Theile des Gefäßes kann das Wasser den Impuls zum Aufsteigen erhalten, und dieser muß deßhalb von großer Intensität seyn, weil bloß die einmal erlangte Geschwindigkeit das Wasser durch den cylindrischen Theil des Gefäßes bringen kann.

Das Wasser muß also vom Zustande der Ruhe weg plötzlich eine sehr große Geschwindigkeit annehmen, und es wird demselben während des Aufsteigens keine weitere Nachhülfe geleistet. Es wird mit Einem Worte in die Höhe geworfen, statt ruhig gehoben, und überdieß durch die Cylinderwand von seiner anfänglichen Bahn abgelenkt. In dem Cylinder steigt das Wasser senkrecht, aber am obern Rande desselben muß es plötzlich eine horizontale Bewegung annehmen, um den Raum M auszufüllen, und dann muß es erst wieder abwärts fließen, um zu den Ausgußöffnungen H zu gelangen.

Dieß sind nun gewiß viele hinderliche Umwege, welche alle durch eine andere Form der Pumpe vermieden werden können, abgesehen davon, daß man das Wasser bis zur Höhe M gehoben, und von dieser Höhe die Höhe H, M wieder verloren hat.

Die von mir ausgeführte Pumpe besteht aus einem hohlen Rotationsparaboloïd, dessen Scheitel unten abgeschnitten ist, um die Eintrittsöffnung für das zu hebende Wasser zu erhalten. Durch dieses Paraboloïd wird nun dem Wasser nicht bloß ein einziger Impuls zum Steigen gegeben, sondern derselbe ist so lange anhaltend, bis das Wasser die Pumpe verlassen hat, so daß man mit derselben, wenn der immer wachsende Durchmesser kein Hinderniß wäre, das Wasser auf jede beliebige Höhe heben könnte. Ein Ablenken von der einmal eingeschlagenen Bahn des Wassers findet hiebei nicht statt, und da die Pumpe entweder oben ganz offen ist, oder wenigstens die Ausgußöffnungen oben an der Peripherie des Paraboloïdes sind, so kann auch der auffangende Trog eben so hoch liegen als der oberste Theil der Pumpe, daher nichts von der Höhe verloren ist, auf welche das Wasser einmal gehoben war.

Denkt man sich die Pumpe bei H, Fig. 3, abgeschnitten, so wird sicherlich das Wasser ebenso gut auf derselben Höhe ausfließen, wie dieß bei der Pumpe von Whitelaw geschieht, nachdem das Wasser zuerst auf die Höhe M gehoben war, und zum Heben auf die Höhe H gehört doch gewiß nicht so viel Kraft, als zum Heben auf die Höhe M. Der ganze Kranz M wird also entbehrlich, und der Durchmesser |190| der Pumpe bedeutend (nämlich um hie doppelte Breite des Kranzes) verringert.

Die schalenförmig gebogene Plattte L, wie sie in Fig. 3 punktirt ist, hat, wie ich dieß bei meiner ersten Pumpe mit zwei in einander befestigten paraboloïdischen Schalen ersah, keinen Einfluß, sobald die Eintrittsöffnung für das Wasser weit genug ist. Findet in Folge zu enger Eintrittsöffnung ein Einfluß statt, so geschieht dieß nur auf Kosten der Centrifugalkraft, und folglich auf Kosten der aufwärts gehenden Bewegung des Wassers, und ein wirklicher Nutzen der inneren Schale ist nicht einzusehen, weil die Pumpe immer schwerer geht, wenn sie das Wasser durch eine enge Eintrittsöffnung einsaugen muß.

Die vorgeschlagenen Scheidewände N sind nicht nur entbehrlich, sondern vermehren noch das Gewicht der Pumpe. Sie sind entbehrlich, weil in dem Raume P sich ohnehin kein Wasser befindet, wie man dieß bei meiner oben offenen Pumpe recht deutlich sehen kann, und wie sich dieß auch leicht erklären läßt. Das Wasser in der Pumpe kann nämlich in Folge der Adhäsion an der innern Wand der Schale allein nicht die ganze Geschwindigkeit der Schalen plötzlich annehmen, bleibt also in seiner Bewegung hinter der Bewegung der Schale so lange zurück, bis es der Scheidewand O begegnet, weßhalb sich auch der aufsteigende Wasserstrahl immer in die von der Scheidewand O und der Schalenwand gebildete Ecke legt, und der Raum P frei von Wasser bleibt.

Die in Fig. 5 abgebildete Modification der Centrifugalpumpe ist noch ein größerer Mißgriff als die Form der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Pumpe. Der aufwärts gehende Wasserstrahl kann nur in Folge von Kraftverlust gegen die Achse abgelenkt werden, und sobald Scheidewände vorhanden sind, tritt das Wasser auch nicht mehr ringförmig, sondern in so vielen Strahlen aus, als Scheidewände angewandt wurden, wovon der Grund oben angegeben ist. Wenn man die Scheidewände ganz wegläßt, so sind, wie ich durch Versuche mit meiner ersten Pumpe fand, ungefähr noch einmal so viele Umdrehungen der Pumpe in derselben Zeit nöthig, um Wasser auf die gleiche Höhe zu heben als man beim Vorhandenseyn der Scheidewände braucht.

C. Walther.

|188|

Wo bleibt denn dann die Centrifugalkraft?

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