Titel: Silbermann's Pumpe ohne Kolben und Ventile.
Autor: Silbermann, A.
Fundstelle: 1856, Band 141, Nr. III. (S. 18–23)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj141/ar141003

III. Pumpe ohne Kolben und Ventile, zum Heben schlammigen oder säurehaltigen Wassers; von A. Silbermann.

Mit Abbildungen auf Tab. I.

Die Thatsache, daß bei den jetzt gebräuchlichen Pumpen die Ventile, Kolben und Liederung häufige Reparaturen und hierdurch Betriebsstörungen |19| verursachen, und der Umstand, daß so construirte Pumpen für schlammiges, Erd- und Sandtheile führendes Wasser fast gar nicht zu verwenden sind, regten die Idee an, eine Pumpe ohne Kolben und Ventile in der Art zu construiren, daß bei möglichst einfacher Ausführung die arbeitenden Maschinentheile ebenso leicht zugänglich als ausbesserungsfähig seyen. Offenbar ist diese Aufgabe am vollkommensten in der Art zu lösen, daß eine luftdichte Röhre, nachdem sie durch einen einmaligen Proceß luftleer gemacht worden, in diesem Zustande verbleibe, so weit dieß freilich das jeder Zeit Luft mitführende Wasser gestattet, und daß sonach das durch den Luftdruck bedingte Steigen, wie das durch den Mechanismus erfolgende Ausfließen des Wassers in continuirlicher, nicht alternirender Weise erfolge. Wird ein luftdichter, mit Wasser erfüllter und in ein Wasserreservoir tauchender Schlauch, dessen peripherische Hülle ihrer Längenrichtung nach leicht zusammendrückbar ist, in irgend einem Theile seiner Querachse nach luftdicht zusammengedrückt und diese Compression continuirlich gegen die Schlauchöffnung hin fortgeführt, so wird das auf diesem Wege verdrängte Wasser oben ausfließen und der in dieser Weise luft- und wasserleer gewordene Theil des Schlauches sich wiederum mit Wasser füllen, vorausgesetzt, daß er sich noch innerhalb der Gränzhöhe des aërostatisch-hydrostatischen Druckes befindet. Wird nun der Schlauch durch eine zweite Kraftäußerung in einem anderen Punkte unterhalb ebenso zusammengepreßt, jetzt erst die obere Schlauchzusammendrückung aufgehoben, und wird der zwischen diesen Punkten befindliche Inhalt in der eben erwähnten Weise entleert, ohne daß die Luft in den leer werdenden Theil Eintritt erlangt, so kann durch continuirliche sich wie oben wiederholende Zusammendrückungen des Schlauches ein continuirlicher Wasserausfluß erlangt werden.

Fig. 8, 9 und 10 zeigen die Ausführung dieser Idee zu einer einfachen und Doppelpumpe; Fig. 8 ist der Verticaldurchschnitt nach C, D, E, F; Fig. 9 der Horizontaldurchschnitt nach A, B; Fig. 10 der Verticaldurchschnitt. Der Schlauch a, Fig. 8, welcher nach der weiter unten anzugebenden Ausführung luftdicht, leicht zusammendrückbar und elastisch präparirt ist, wird mit dem unteren Ende an dem unterhalb des Wasserniveau's gehörig situirten Saugkorbe befestigt; in seinem oberen Theile schließt er sich einem gußeisernen Kreissegment d an (Fig. 8 und 9), das nach Anordnung von Fig. 8 ein wenig mehr als den dritten Theil der Peripherie eines Kreises bildet, welcher unter Hinzufügung der doppelten Schlauchswandungsstärke von den Walzen c, c, c des Rades G umschrieben wird. Die Breite dieses an dem feststehenden Stiele H angebolzten |20| Gußstückes muß mindestens gleich der halben Peripherie des Schlauches seyn, damit es letzterem in seiner durch die Walzen c, c, c bewirkten Zusammendrückung vollständige Auflage gewähre. Um die Reibung hierbei möglichst zu vermindern, bewegen sich die sorgfältig von hartem Holze ausgeführten cylindrischen Walzen in den gabelförmigen Armausläufen des Rades G um ihre Achsen (Fig. 9). Die Welle des Rades G ruht in den Zapfenlagern bei f (Fig. 9), welche von festen Bockgerüsten getragen werden; mit letzteren muß der Stiel H durch Verstrebung und Verriegelung fest verbunden seyn. Die Drehung des Rades erfolgt vermittelst der außerhalb des Pumpenhauses befindlichen Kurbel l (Fig. 9). Erfolgt nun eine Drehung des Rades G in der Richtung der Pfeile von Fig. 8, so wird die erste über den Schlauch hinweggehende Walze die Luft auf ihrem Wege nach oben hin aus demselben verdrängen, während die unterhalb in der Röhre befindliche Luft, den leeren Raum erfüllend, sich ausdehnen und eine Wassersäule dem Maaße dieser Luftverdünnung entsprechend im unteren Theile des Schlauches sich erheben wird. Bevor noch die erste Walze am oberen Punkte zu wirken aufgehört hat, beginnt schon der Abschluß und die fortgehende Zusammendrückung des Schlauches durch die zweite Walze, wodurch die zwischen diesen beiden Walzen im Schlauche eingeschlossene verdünnte Luft zu entweichen gezwungen wird und eine abermalige Verdünnung der Luft im ganzen Schlauche, wie eine entsprechende Wasserhebung in demselben entsteht. Nach einigen Drehungen wird das Wasser endlich so hoch steigen, daß es den am Kreissegment anliegenden Schlauchtheil erfüllt und die Walzen nunmehr das zwischen ihnen befindliche Wasserquantum fortdrängen, welches durch das metallene Ansatzrohr b ausfließt. Da in jeder Stellung der Kurbel stets wenigstens eine Walze den Abschluß des Schlauches bewirkt, so ist ein Eindringen der Luft von oben her nicht möglich, und wird demnach das Wasser im Schlauche stets so hoch stehen, als es die aus ersterem entweichende Luftmenge gestattet. Da die Röhre a die erforderliche Eigenschaft des luftdichten, leicht comprimirbaren elastischen Schlauches nur in der Gegend des Kreissegmentes zu erfüllen hat, so ist es zweckmäßiger den unteren Theil aus einer metallenen Steigeröhre bestehen zu lassen und nur nach Fig. 10 zwischen G, L und G, K das Schlauchstück einzufügen, indem es mit dem Aufsteige- und Ausgußrohr dadurch verbunden wird, daß es auf 6–8 Zoll über dieselben gezogen und mit Draht luftdicht umwunden wird; zur besseren Dichtung kann noch eine elastische Zwischenlage zwischen die beiden Röhren gebracht werden. Damit das Schlauchstück der Krümmung des Kreissegmentes sich anlege und in dieser Lage verbleibe, muß es durch Schnüre mit letzterem bei h, h, h (Fig. 8 |21| und 10) so befestigt werden, daß es freien Spielraum zum Ausdehnen in seiner Peripherie behält und daß den Walzen hierdurch keine Unebenheiten dargeboten werden. Um eine Drehung des Rades G in entgegengesetzter Richtung zu verhindern, wodurch in dem Rohre a eine Luftverdichtung entstehen würde, muß auf der Drehwelle ein Sperrrad e nebst Sperrhaken i (Fig. 9) angebracht seyn, wobei ersteres und der Ansatz o zugleich ein Verschieben der Welle in der Längenrichtung verhindern. Auch wird es zweckmäßig seyn, die Wellenlager in die Bockgerüste so einzulegen, daß sie um ein Geringes nach rechts oder links der Drehachse leicht verschiebbar sind, um ein gehöriges Anpassen der Walzen an die Wandungen des Schlauch- und Gußstückes bewirken zu können.

Fig. 10 zeigt die Anordnung einer Doppelpumpe nach demselben System. Die gußeisernen Kreissegmentstücke d, d umspannen hier ein wenig mehr als den vierten Theil eines Kreises, dessen Radius unter Hinzufügung der doppelten Schlauchstärke von den Seilen der in den Gabeln g sich drehenden Walzen c, c, c begränzt wird, von denen hier vier vorhanden sind. Da auf der linken Seite die Walzen eine niederwärtsgehende Bewegung haben, während sie auf der rechten nach aufwärts gehen, so muß auf ersterer das Steigerohr a hinter der Holzsäule H so hoch hinaufgeführt werden, daß das Schlauchstück, wie die Figur zeigt, befestigt werden kann. Bei K ist das metallene Ausgußstück e mit demselben verbunden und ein wenig nach seitwärts an der Säule H vorbeigeführt. Auf der rechten Seite ist das bei G beginnende Ansatzrohr b noch höher hinaufgeführt angenommen, wobei das Wasser in demselben nur durch den Druck der hinaufgehenden Walzen gehoben werden kann, so daß die Pumpe in diesem Falle als Druckpumpe wirkt. Obschon sonach auch bei der Wirkungsweise als Druckpumpe ein Ventil durchaus nicht erforderlich ist, da ein Zurückfließen des Wassers nicht erfolgen kann, so würde doch bei einer hohen Wasserdrucksäule welche continuirlich auf den oberen Theil des Schlauches einwirkte und denselben hierdurch leicht undicht machen könnte, das Anbringen eines Druckventiles in der Gegend bei b zweckmäßig seyn, und zwar würde zu diesem Zwecke das in den Figuren 8 und 9 von mir entworfene, den hydrostatischen Druck modificirende Ventil vortheilhaft anzubringen seyn. Es versteht sich von selbst, daß soweit die Vorrichtung als Saugpumpe wirken soll, die Höhenlage der Schlauchstücke nie die aërostatisch-hydrostatische Gleichgewichtsgränze von 32 Fuß übersteigen darf, welche noch wegen der mechanischen Unvollkommenheiten und des Umstandes, daß das Wasser stets ein Quantum Luft mit sich führt, welche in den luftleer gemachten Raum entweicht, auf 25–26 Fuß reducirt werden muß. Ebenso darf nach Anordnung |22| von Fig. 10 der höchste Punkt der links liegenden Saugröhre a diese Gränze nie übersteigen.

Die Ausführung der erforderlichen, höchstens 5 Fuß langen luftdichten, leicht comprimirbaren und elastischen Schlauchstücke kann in mehrfacher Weise erfolgen. Sie werden entweder ganz aus gut präparirter, bei allen Temperaturen elastisch bleibender, sogenannter vulcanisirter Gutta-percha oder Kautschuk gefertigt, oder es werden gewebte Schläuche mit einem dieser Stoffe wasserdicht präparirt. Bei der letzteren Ausführung ist aber zu berücksichtigen, daß diese Schläuche das Bestreben äußern müssen, ihre runde Form nach der Zusammendrückung durch die Walzen wieder anzunehmen und hierdurch das Aufsteigen des Wassers zu erleichtern. Dieß erfolgt einerseits durch Einweben von Kautschukfäden in der Richtung der Kreisperipherie des Schlauches und durch Befestigen von vulcanisirter Gutta-percha auf der Oberfläche desselben in Form von etwas kleineren halbcylindrischen Riemen, als der äußere halbe Schlauchumfang beträgt. Nachdem der wasserdicht gemachte Schlauch über einen passenden Kern gezogen worden ist, werden diese halbcylindrischen Riemen (etwa 1 Linie stark) mittelst einer Lösung von Kautschuk oder Gutta-percha warm darauf geklebt, so daß auf jeder Seite des Schlauches, parallel seiner Achse, ein schmaler Streifen desselben unbedeckt verbleibt; bei Verwendung desselben wird er so an das Kreissegmentstück angebracht, daß diese Streifen die Begränzungsflächen bei der durch die Walzen erfolgenden Zusammendrückung bilden. In dieser Weise erlangt man nebst einer großen Schonung des Schlauches die erforderlichen Eigenschaften der leichten Zusammendrückbarkeit und Elasticität desselben, wobei ein Undichtwerden nur in den schmalen unbelegten Seiten nach längerem Gebrauche eintreten kann, welches durch Ueberstreichen mit einem Kautschuk- oder Gutta-percha-Firniß leicht beseitigt werden kann.

Die Vortheile dieser Pumpenconstruction, deren Zusammensetzung und Instandhaltung nach Beschaffung der erforderlichen Maschinentheile und des Schlauchstückes eben so leicht, als einfach von Jedermann zu bewirken ist, bestehen in einer nicht unbedeutenden Ersparung an Betriebskraft und der Erlangung eines verhältnißmäßig größeren Nutzeffectes gegen die jetzt gebräuchliche Pumpeneinrichtung. In ersterer Hinsicht ist nur die Zapfenreibung der Welle des Rades G und die wälzende Reibung der Walzen c, c, c zu überwinden, während fast alle bei den Pumpen vorhandenen Widerstände außer der Contraction des Wassers im Saugkorbe und der Adhäsion des Wassers an den Röhrenwandungen oder der hydraulische Widerstand außer Acht kommen, als: 1) das Heben des Kolbens und die durch seine Liederung verursachte oft bedeutende Reibung; 2) das |23| Heben des über dem Kolbenventile befindlichen Wassers; 3) der mechanische Widerstand des Wassers; 4) der durch die Ventile verursachte Widerstand. In Betreff eines größeren Nutzeffectes ist die Erlangung eines continuirlichen Wasserstrahles und der Umstand hervorzuheben, daß gleichzeitig mit derselben Vorrichtung ein und mehrere Pumpenpaare betrieben werden können, was um so eher angeht, je geringer die erforderliche Betriebskraft von vornherein zur Erreichung desselben Effectes, als bei den jetzigen Pumpen, sich herausstellen wird.

Ebenso ist die vorliegende Pumpenconstruction mit großem Vortheil für Wasser zu benutzen, welches Säuren enthält oder Erd- und Sandtheile führt.

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