Titel: Bollée's Stoßheber.
Autor: Tresca,
Fundstelle: 1865, Band 176, Nr. XXVII. (S. 89–101)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj176/ar176027

XXVII. Der Stoßheber von Bollée; Bericht von Tresca.

Aus den Annales du Conservatoire des arts et métiers, 1864, t. V p. 43.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

Der Constructeur Bollée in Mans hatte einen Stoßheber auf die letzte allgemeine Londoner Industrie-Ausstellung geliefert, welcher sich durch mehrere neue Unordnungen bemerklich machte, deren Einfluß auf den guten Gang dieser Wasserhebungsmaschine wir gern zu bestimmen wünschten.

Der Genannte sandte, unserem Wunsche entsprechend, seinen Stoßheber an das Conservatorium, und nach erfolgter Aufstellung desselben wurden die Versuche in seiner Gegenwart und unter seiner Mitwirkung angestellt.

Die Hauptpunkte, durch welche sich dieser Stoßheber von dem bisher construirten unterscheidet, sind folgende:

1) Das Luftventil ist durch eine Luftpumpe ersetzt.

2) Statt des gewöhnlich angewendeten tellerförmigen Sperrventils ist ein Ventil angebracht, welches von Bollée Taucher-Ventil (clapet à plongeur) genannt wird.

3) Durch einen Ventilhebel kann ein im Verhältniß zur Druckhöhe, unter welcher die Maschine arbeiten soll, etwa zu großes Gewicht des Taucher-Ventils nach Belieben ausgeglichen werden.

4) Die Form des Heberkörpers ist so gewählt, daß beim Schlusse des Taucher-Ventils eine große Ausflußöffnung verbleibt und das Wasser auf eine für den Wirkungsgrad der Maschine sehr vortheilhafte Art in die Steigröhre gelangt.

Der Heber ist sehr dauerhaft construirt; die Stärken seiner Theile von kreisförmigem Querschnitte sind nach der Formel E = 30 Millimeter × D + 8 Millim. auf einen Druck von 10 Atmosphären berechnet.

5) Der gute Effect des Stoßhebers ist noch dadurch gesichert, daß der Sitz des Steigventils eine geneigte Lage hat; das Ventil öffnet sich von selbst und es kommt nur in dem Falle hierbei eine Feder in Anwendung, wenn das Wasser auf eine bedeutende Höhe zu heben ist.

6) Es ist ein Sicherheitsventil angebracht, welches für gewöhnlich durch eine Spiralfeder geschlossen gehalten und nur dann geöffnet wird, wenn durch Zufall ein Hinderniß für den Gang des Apparates entstehen |90| sollte, sey es durch das Gefrieren des in der Steigröhre enthaltenen Wassers oder durch eine Verstopfung, die durch die Hähne herbeigeführt wird, welche die Eigenthümer oft thörichter Weise an der Steigröhre anbringen, um das gehobene Wasser nach Belieben in verschiedener Höhe auffangen zu können.

Diese verschiedenen Abänderungen sind aus den beigegebenen Abbildungen zu ersehen.

Fig. 10 ist eine Ansicht des Stoßhebers.

Fig. 11 ist ein Grundriß desselben mit Hinweglassung der Stange des Taucher-Ventils, des Ventilhebels und des Gegengewichtes.

Fig. 12 ist ein Längendurchschnitt durch die Mittellinie des Stoßhebers.

Fig. 13 ist ein Querdurchschnitt in größerem Maaßstabe durch die Mitte des Taucher-Ventils.

Fig. 14 u. 15 stellen die Einrichtung des Steigventils dar.

Fig. 16, 17 u. 18 zeigen die Details von den verschiedenen Bestandtheilen der Luftpumpe.

A ist der Stoßheber.

B ist das Taucher-Ventil mit seiner Stange b, seinem Compensationshebel C und dem Gegengewichte c.

D ist der Windkessel mit dem Hahne d.

E, E' ist die Luftpumpe mit ihrer Säule e und ihrer Abflußröhre e'.

G ist das Steigventil mit seiner Feder g.

H ist die Steigröhre, welche mittelst Flantsche und Schrauben an die Röhre h des Windkessels befestigt ist.

K ist das Sicherheitsventil, welches durch einen Muff (mit innerem Gewinde) mit der Verlängerung der Röhre k des Windkessels verbunden ist.

Wir lassen nun einige ausführlichere Angaben über die wesentlichsten von Bollée vorgenommenen Verbesserungen in der Construction der Stoßheber folgen.

Luftpumpe. – Bei den früheren Stoßhebern wurde der Windkessel mit Hülfe eines Luftventils, nämlich eines kleinen Ventils gespeist, das direct unter der Glocke angebracht war und durch welches ein kleiner Luftstrahl während der sehr kurzen Zeit eintrat, die dem Abstoßen des Sperrventils entsprach.

Der Effect genügte nicht immer und wenn der Stoßheber unter Wasser lag, konnte man nicht einmal dessen Gang dadurch sichern, daß man das Luftventil durch eine besondere Röhre mit der äußeren Luft |91| in Verbindung setzte, denn eine solche Röhre war bald mit Wasser angefüllt und das Ventil gieng nicht mehr.

Die Pumpe, durch welche Bollée diesen ungenügenden Maschinentheil ersetzt hat, kommt ebenso durch das Spiel des Stoßhebers zur Wirkung, aber die Dauer des Ansaugens ist viel länger. Er bringt nämlich vor seinem Taucher-Ventil eine verticale hohle Säule e an, deren Spitze stets über dem höchsten Wasserstande des Speisebehälters liegen muß. Das Wasser tritt frei in diese Säule ein, aber im Augenblicke des Rückstoßes fällt es in derselben um eine bestimmte Größe, und der von ihm verlassene Raum wird sogleich von einer kleinen Luftmenge eingenommen, welche in einiger Entfernung von der Spitze durch eine zu diesem Zwecke bestimmte Oeffnung m eintritt. Sobald sich das Taucher-Ventil schließt, tritt das Wasser in diese Säule ein, drückt die Luft durch das Ventil s' hindurch in die Höhe und stößt dieselbe mittelst einer besonderen Verbindungsröhre e' in den zwischen den beiden Ventilen des Stoßhebers befindlichen Raum. Außerdem wird ein zweites kleines Ventil s' an der Einströmungs-Stelle angebracht, damit die Luft nicht zurückströmen kann.

Aus dieser Anordnung geht hervor, daß die Säule während des Abstoßens und während der ganzen Dauer des Offenstehens des Taucher-Ventils sich mit Luft anfüllt und daß diese Luft dann in der Leitungsröhre e' während der ganzen Dauer, wo dieses Ventil geschlossen ist, comprimirt wird. In dem Augenblick, wo dieses Ventil sich von Neuem öffnet, um das Aufschlagewasser ausfließen zu lassen, dehnt sich diese Luft, da sie nun nicht mehr durch den Druck zurückgehalten wird, aus und dringt unter das Steigventil, sobald ein Raum daselbst leer wird. Die gekrümmte Form, welche der Theil des Hebers hat, in den die Luft auf angegebene Weise eingeführt wird, läßt es nicht zu, daß diese Luft auf einem anderen Wege als durch das Steigventil entweichen kann.

Die Sicherheit, mit welcher dieser Apparat arbeitet, oder die Gewißheit, daß er den Dienst nicht versagt, ist deßhalb von so großer Wichtigkeit, weil nun in Zukunft nichts mehr daran hindert, den Heberkörper unter den niedrigsten Wasserstand zu legen, wodurch man also die geringsten Gefälle in ihrer ganzen Höhe benutzen kann, und dieser Umstand ist von großem Werthe, da das Gefälle gewöhnlich nur sehr unbedeutend ist.

Taucher-Ventil. – Die Schwierigkeit, das Sperrventil der Stoßheber in gutem Zustande zu erhalten, ist ohne Zweifel die Hauptursache gewesen, daß man nur zu häufig keinen Gebrauch mehr von dieser nützlichen Wasserhebungsmaschine gemacht hat. Man construirte |92| zwar diese Ventile aus Schmiedeeisen, aber auch dann kamen noch häufig Reparaturen vor, welche jedesmal die Hülfe des Maschinenbauers erforderlich machten.

Bollée hat sich bemüht, ein Mittel zur Abschwächung der Stöße zu finden, und das Ventil, welches er sehr uneigentlich mit dem Namen Taucher-Ventil bezeichnet, eignet sich sehr gut hierzu, denn einerseits ist durch dasselbe das durch den Stoß hervorgerufene Geräusch merklich vermindert worden und andererseits beweist die Erfahrung seine Zweckmäßigkeit auch dadurch, daß einige von diesen Ventilen bereits sieben Jahre ununterbrochen im Gange sind, ohne daß die geringste Reparatur nöthig geworden wäre.

Anstatt direct gegen den metallenen Sitz t (Fig. 13) zu schlagen, tritt der kreisförmige Reif, welcher Bollée's Ventil schließen soll, in eine Nuth oder Rinne t' ein, aus welcher das Wasser ausgetrieben werden muß, während sich das Ventil schließt. Der Widerstand, welchen dieses Wasser ausübt, ist nothwendiger Weise einem plötzlichen Ventilschlusse hinderlich, und wie das Wasser, während dieser Effect stattfindet, fortwährend durch die Schlitze u im unteren Theile der Ventilkammer einfließt, so sucht es auch durch die Oeffnungen in der Nuth in dem Augenblicke zu passiren, wo der Ventilschluß beendigt ist; auf diese Weise wird der Stoß, welcher bei dem gewöhnlichen Sperrventil entstehen würde, sehr bedeutend vermindert.

Ventilhebel (Compensationshebel). – Bei den kleinen Stoßhebern kann man dem Sperrventil stets diejenigen Dimensionen geben, welche es haben muß, um den Stoß aushalten zu können, ohne daß deßhalb sein Gewicht sehr groß würde. Aber bei großen Ventilen ist dieses nicht der Fall; sie werden zu schwer, wenn man sie ganz widerstandsfähig macht. Die Anordnung des Compensationshebels hat nun den Zweck, nichts von dieser Festigkeit der Ventile zu opfern, ihr übermäßig großes Gewicht aber durch ein mehr oder weniger schweres Gegengewicht c auszugleichen, welches an dem einen Ende des Hebels C angebracht wird, an dessen anderem Ende das Ventil mittelst der Stange b aufgehängt ist.

Bollée benutzt diesen Hebel, um mittelst einer Feder c' das Losstoßen des Ventils zu erleichtern. Diese Feder ist eine einfache Stahlfeder, welche in dem Augenblicke, wo das Ventil sich schließt, etwas angespannt wird und kräftig genug ist, um, sobald das Spiel des Hebers aufgehört hat, das Ventil derart zurückzustoßen, daß derselbe Hebel, welcher soeben den Schluß des Ventils erleichtert hat, auch wieder dazu dient, um dessen schnelles Oeffnen zu sichern. Das auf diese Weise durch |93| seinen Hebel entlastete Ventil kann durch Vermehrung oder Verminderung des Gegengewichtes so eingerichtet werden, daß es den besonderen Bedingungen eines jeden lebendigen Gefälles möglichst gut entspricht. Durch Hinzulegen von Gewichten in die zu diesem Zwecke angebrachte Büchse erleichtert man nämlich das Ventil, welches sich dann schneller schließt, und diese einzige Veränderung genügt um die Ausflußmenge des Apparates nach Wunsch wechseln zu lassen.

Steigventil. – Das Steigventil G ist so mit Scharnieren versehen, daß es sich leicht auf seinen geneigten Sitz auflegt; man kann nöthigenfalls seinen Verschluß durch die Mitwirkung einer Feder g erleichtern, welche mehr oder weniger durch eine von außen zu drehende Schraube angespannt wird.

Wenn die Steigröhre im Verhältniß zu dem Gefälle sehr groß ist, so muß sich das Ventil sehr schnell schließen können, und die Erfahrung zeigt, daß die Druckhöhe in der Steigröhre allein nicht immer zur Erreichung dieses Resultates genügt.

Wenn das Ventil in dem Augenblicke, wo der Gegenstoß stattfindet, nicht geschlossen ist, so kann das Wasser aus der Säule in Folge des Widerstandes, welchen die ersten Theilchen des mitgerissenen Wassers dem Schlusse des Ventils entgegensetzen, sogar in den Körper des Stoßhebers zurücktreten.

Bollée hat deßhalb im Inneren des Windkessels eine Schraube angebracht, mittelst deren er die Stellung der Feder g regulirt, welche vermöge ihrer Kraft dazu dient, den Druck des Ventilgewichtes behufs eines schnellen Schließens des Steigventils zu verstärken.

Nachdem wir im Vorstehenden die ganze Einrichtung des Stoßhebers beschrieben haben, wollen wir auch das bei den Versuchen beobachtete Verfahren kurz besprechen, ehe wir die Resultate derselben mittheilen.

Der Heber mit welchem die Versuche gemacht wurden, hatte Ventile von 0,169 Meter Durchmesser und also einen Querschnitt von 0,022432 Quadratmeter.

Die Belastung der Ventile berechnet sich folglich auf 22,432 Kilogr. per Meter Wasserhöhe.

Die gußeiserne Leitungsröhre hatte einen inneren Durchmesser von 0,114 Meter und folglich einen Querschnitt von 0,01 Quadratmeter; ihre Länge betrug 11,83 Meter.

Hiernach findet man das Gewicht des in der Leitungsröhre enthaltenen Wassers

11,83 . π . 0,057² = 0,12068 Kubikmeter = 120,68 Liter oder Kilogr.

|94|

Die ebenfalls gußeiserne Steigröhre hatte einen inneren Durchmesser von 0,054 Meter und einen Querschnitt von 0,0023 Quadratmeter. Man gab derselben erst eine Höhe von 6,20 Met. und nachher eine von 4,20 Meter.

Die Leitungsröhre wurde jedesmal durch einen cylindrischen Behälter aus Zink von 1 Meter Durchmesser gespeist, den man unter eine Zuflußöffnung gelegt hatte, um in dem Behälter einen constanten Wasserstand unterhalten zu können, wenn man einen länger dauernden Versuch machen wollte.

Unter anderen Umständen ließ man den Wasserstand bis zu dem Augenblicke fallen, wo der Heber von selbst aufhörte.

Um die Ausflußmenge des Aufschlag- und Hubwassers zu messen, wurde dieselbe aus jeder Ausflußöffnung in neben einander stehende Gefäße von 1 Hektoliter Inhalt mittelst beweglicher Ansatzröhren geleitet; auf diese Weise begieng man beim Messen keinen Fehler.

Da das Taucher-Ventil des Stoßhebers durch den Hebel mit dem Gegengewichte belastet und entlastet werden konnte, so ließ man seine Belastung innerhalb möglichst großer Grenzen variiren und verglich dann seinen Effect mit dem des tellerförmigen Sperrventils, welches man hierzu an derselben Stange angebracht hatte.

Das Gewicht des tellerförmigen Sperrventils betrug (außerhalb des Wassers gewogen) 3,12 Kilogr.; dagegen das Gewicht des statt des ersteren angewendeten Taucher-Ventils mit Stange und Bügel 5,80 Kilogr. Der Hebel ohne Anwendung von Gegengewichten entlastete dieses Ventil um 2,30 Kilogr., so daß die wirkliche Schwere des letzteren

5,80 – 2,30 = 3,50 Kilogr. war.

Ein zweites in Anwendung gebrachtes Ventil hatte einen Gewichtsüberschuß von

6,21 – 2,30 = 3,91 Kilogr.

Dieses Gewicht konnte aber durch das Einlegen von einigen Gegengewichten in die zu diesem Zwecke am Ende des Hebels angebrachte Büchse nach Belieben vermindert werden, und folglich auch um den Gewichtsverlust des bei jedem Versuche in das Wasser eingetauchten Ventiltheiles.

Der durch das Eintauchen des Ventils entstehende Gewichtsverlust wurde nach der allgemein üblichen Weise berechnet, indem man das Gewicht des Ventils durch acht dividirte.

In den nachfolgenden Tabellen wird man alle auf die angestellten Versuche bezüglichen Angaben finden.

|95|

Von den verschiedenen in diesen Tabellen mitgetheilten Versuchsreihen gestatten die einen eine Bestimmung des Einflusses des Ventilhubes, die anderen dagegen eine solche bezüglich des Ventilgewichtes.

Wenn wir in Bezug auf den Ventilhub die drei Reihen betrachten, bei welchen das dem Taucher-Ventil gelassene Gewicht beständig 2,25 Kilogr. betrug, so waren die großen Gefälle immer am günstigsten, jedoch arbeitet der Stoßheber auch noch bei einem Gefälle von 0,60 Met. und ergab einen Wirkungsgrad von 0,421 bis 0,473. Bei einer großen Hubhöhe war das Resultat immer ein besseres, als bei einer kleinen (nur nicht bei einem sehr niedrigen Gefälle), was ein sehr hoch zu schätzender Vortheil ist, da der Heber dann eine große Wassermenge, nämlich 5 bis 6 Liter per Secunde, auswirft, indem er ungefähr per Stoß 2 Liter hebt und in der Minute ungefähr 100 Stöße oder Spiele ausführt. Diese Resultate sind fast dieselben, wie die mit dem gewöhnlichen Sperrventil bei einer Hubhöhe von 0,22 Meter erlangten, aber bei diesem sind die Stöße auf den Ventilsitz sehr stark. Durch Vermehrung der Ventilbelastung verlangsamt man zwar den Gang des Stoßhebers, aber der Nutzeffect nimmt sehr beträchtlich zu. Vermindert man dagegen diese Belastung, so geht der Heber ebenfalls langsamer, aber der Nutzeffect nimmt bei geringem Gefälle bedeutend ab.

Die verschiedenen Versuchsreihen haben auch eine sehr sonderbare Thatsache in Bezug auf den Gang dieses Hebers zu Tage gefördert, nämlich daß die Gefällhöhe bei ein und derselben Lage des Apparates fast ohne Einfluß auf die von demselben ausgeworfene Wassermenge ist; denn wenn man von einem Gefälle von 1,56 Meter bis auf ein Gefälle von 0,60 Meter herabgeht, so beträgt der Unterschied oft kaum ein Zehntel.

Bei dem gewöhnlichen tellerförmigen Sperrventil, dessen Gewicht ein und dasselbe blieb, ließ man den Hub von 0,022 bis zu 0,005 Met. abnehmen. Jede Verminderung des Hubes hatte eine Vermehrung der Anzahl Stöße des Hebers per Minute und eine Abnahme der Ausflußmenge sowohl per Secunde als per Stoß zur Folge. Der Wirkungsgrad hat immer mit der Verminderung der Hubhöhe zugenommen und dieser Einfluß war namentlich bei unbedeutendem Gefälle bemerklich.

|96/97|

Tabelle über die mit Bollée's Stoßheber bei einer Steighöhe von 6,20 Met. angestellten Versuche.

Textabbildung Bd. 176, S. 96–97
|98/99|

Tabelle über die mit Bollée's Stoßheber bei einer Steighöhe von 6,20 Met. angestellten Versuche.

Textabbildung Bd. 176, S. 98

Tabelle über die mit Bollée's Stoßheber bei einer Steighöhe von 4,20 Met. angestellten Versuche.

Textabbildung Bd. 176, S. 99
|100|

Im Allgemeinen ist der Wirkungsgrad unter ganz gleichen Verhältnissen bei dem tellerförmigen Sperrventil größer als bei dem Taucher-Ventil; derselbe betrug bei einem Gefälle von 1,56 Meter 0,825 und ist nicht kleiner als 0,433 geworden.

Der Vorzug würde also in dieser Beziehung dem flachen Ventile einzuräumen seyn, wenn die Stöße, namentlich bei schwachem Ventilhube, nicht viel zahlreicher und viel stärker, daher aus dieser doppelten Ursache mshr zu fürchten wären; hiervon haben wir uns dadurch überzeugt, daß wir von dem Ventile selbst seine ganze Bewegung aufzeichnen ließen. Bei dem tellerförmigen Sperrventile zeigte die Curve einen plötzlichen Stillstand und Sprünge, während bei dem Gang des Hebers von Bollée die Geschwindigkeit allmählich aufhört, was sich durch eine sehr regelmäßige Curve zu erkennen gibt und von dem Wasserringe in der Nuth bewirkt wird, die zur Abschwächung des Stoßes dienen soll.

Der Constructeur hat wohl daran gethan, einen Theil des Nutzeffectes zu opfern, um seinem Apparate eine große Dauer zu sichern, namentlich wenn es sich wie in dem vorliegenden Falle um einen Mechanismus handelt, welcher ohne Aufsicht arbeiten soll.

Die zweite Versuchsreihe ist viel weniger zahlreich als die erste und die Druckhöhe hat nur zwischen 1,56 und 0,50 Meter variirt, was zwischen der Steighöhe und dem Gefälle ein Verhältniß von 2,69 bis zu 8,40 gibt.

Das gewöhnliche tellerförmige Sperrventil hatte wie bei den vorigen Versuchen auch wieder den Vorzug hinsichtlich des Wirkungsgrades, aber die von der an der Ventilstange befestigten Bleifeder ausgeführte Skizze hat bewiesen, daß der Stoß viel heftiger als bei dem Taucher-Ventil war.

Der größte Nutzeffect wurde mit dem Taucher-Ventil bei einem Gefälle von 1,56 Meter erreicht und der hierbei erhaltene Wirkungsgrad von 0,653 nahm bei schwachem Gefälle rasch ab; bei einem Gefälle von 0,70 Meter verminderte sich derselbe auf 0,438, aber er stieg wieder auf 0,585, nachdem man das Ventil mittelst des Hebels merklich erleichtert hatte. Die Wichtigkeit dieses Ventils wurde gerade dadurch sehr augenscheinlich, daß man dieses Resultat unter Verhältnissen erhalten hatte, unter denen ein gewöhnliches Sperrventil sicher nicht mehr gearbeitet hätte. Man hat auch einen Wirkungsgrad von 0,460 bei einem Gefälle von 0,50 Meter erreicht, aber nur dadurch, daß man die Feder des Steigventils mittelst der Schraube fester anspannte um den Schluß desselben zu bewirken.

Zu dieser letzteren Versuchsreihe sey noch bemerkt, daß die Gefällhöhe nur von geringem Einflusse auf die Ausflußmenge ist und daß eine |101| Ausgleichung durch eine verhältnißmäßig längere Dauer des Zuflusses herbeigeführt wird.

Dieses Resultat ist nur bei ein und demselben Ventilgewicht richtig; denn als man das Gewicht bei den Versuchen 59 und 60 verminderte, nahm auch sogleich die Geschwindigkeit der ausfließenden Wassermenge ab.

Bollée hat schon eine große Anzahl solcher Stoßheber gebaut und kann aus Erfahrung in jedem einzelnen Falle die Gewichts- und Hubverhältnisse der Ventile so bestimmen, daß fast das Maximum des Nutzeffectes erreicht wird.

Aus den mitgetheilten Thatsachen geht hervor, daß er viel zu einer ausgedehnteren Anwendung dieser nützlichen Maschine beigetragen hat, welche bei seiner Construction das ganze verfügbare Gefälle ausnutzt und sowohl auf eine ganz selbstthätige Weise, als auch ohne Unterbrechung arbeitet.###

|96|

Das Ventil saß nicht ganz auf.

|99|

Man hatte die Bewegung des Steigventils beschleunigt.

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Tafeln


Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: