Titel: Baudot's Wasserhebungsmaschine.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1866, Band 181, Nr. XXII. (S. 94–99)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj181/ar181022

XXII. Wasserhebungsmaschine von Baudot, Maschineningenieur in Nantes.

Aus Armengaud's Génie industriel, Mai 1866, S. 232.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

Man hat sich oft und vielseitig mit dem Heben des Wassers auf bedeutende Höhen beschäftigt, welche die natürliche Wirkungssphäre des atmosphärischen Druckes übersteigen und bei denen man daher genöthigt ist, die Steighöhe in mehrere Stationen abzutheilen und ebensoviel Pumpen anzubringen, welche gleichzeitig durch eine einzige Stange von großer Länge betrieben werden, die von einem an der Oberfläche befindlichen Mechanismus in Bewegung gesetzt wird.14)

Dieser Fall tritt namentlich bei den Bergwerken ein, wo der Motor häufig nur über der Erde anzubringen ist und wo man ihn dann durch eine lange und schwere Stange mit den Pumpen in Verbindung setzt, welche in der ganzen Höhe des Schachtes angeordnet sind.

Die von Baudot erfundene und am 28. Juni 1855 in Frankreich patentirte Maschine dient zu einem derartigen Heben des Wassers durch bloßes Ansaugen, aber bei ihr ist die mechanische Transmission von dem Motor nach den verschiedenen Zwischenposten durch eine Transmission ersetzt, welche wir „pneumatische“ nennen wollen, da der Motor selbst die einzige Pumpe des ganzen Systems ist.

Um das System der Maschine leicht übersehen zu können, ist in |95| Fig. 1 ein Schacht dargestellt, dessen Tiefe gleich der mehrmaligen directen natürlichen Saughöhe, d.h. gleich mehrmals der Höhe von 10,33 Mtr. ist und für diese Tiefe sind soviele mit einander verbundene Apparate A angeordnet, als die Anzahl der Saughöhen beträgt (die Saughöhe muß in der Praxis etwas geringer angenommen werden als in der Theorie); alle diese Apparate stehen zugleich mit der über der Erde angebrachten Luftpumpe B, dem erwähnten Motor in Verbindung.

Die Figuren 2, 3 und 4 stellen einen von den einander gleichen Apparaten A dar, zu deren Verständniß daher eine einzige Beschreibung genügt.

Figur 2 stellt den Querschnitt eines solchen Apparates A dar, der aus einem gußeisernen, durch eine Scheidewand halbirten Kasten und aus den beiden Pumpencylindern C besteht, welche sogenannte regulirende Kolben D enthalten; die Anordnung dieser, durch einen Balancier verbundenen Kolben ist aus der Seitenansicht des Apparates in Fig. 3 erkenntlich, wo der eine Pumpencylinder in der Seitenansicht, der andere im Durchschnitt dargestellt ist.

Betrachten wir zur Vereinfachung unserer Beschreibung nur einen einzigen Apparat und von diesem auch nur eine von seinen inneren Abtheilungen, so sieht man, daß in den Boden des Kastens A zwei Rohre E und E' einmünden, welche mit den Kugelventilen F und F' versehen sind; durch das Rohr E fließt das gehobene Wasser in den Apparat (es ist im Vergleiche mit einer Pumpe das Saugrohr) und durch das Rohr E' tritt das Wasser aus, um in den nächst höheren Apparat zu steigen (es ist also das Steigrohr). Die Figur 1 zeigt jedoch, wie wir bald erklären werden, daß die verschiedenen Apparate A, aus welchen die Wasserhebungsmaschine besteht, miteinander durch in gleicher Weise angeordnete Rohre in Verbindung stehen, die das Wasser aus dem einen Apparate in den anderen saugen und hierbei für den einen als Saugrohr, für den anderen aber als Steigrohr dienen.

Jeder Cylinder C, welcher den regulirenden Kolben D einschließt, steht mit der zu ihm gehörigen inneren Abtheilung A in directer Verbindung einerseits, nämlich unter dem Kolben D, durch das Rohrstück a, andererseits durch ein Rohr G, dessen Mündung in der Abtheilung genau über der Kugel F' liegt und sogar einen Sitz zur Aufnahme der letzteren bildet. Das entgegengesetzte Ende des Rohres G führt in den oberen Theil des Cylinders C, welcher durch einen büchsenartigen Deckel b geschlossen wird, der mit der Luftpumpe B durch ein Rohr H communicirt, welches auch mit allen anderen Apparaten des Systems in Verbindung steht (man s. Fig. 1).

|96|

Ehe wir zur Erklärung des Spieles von diesem Mechanismus übergehen können, müssen wir die Construction dieses Cylinders C genau beschreiben.

Das Innere desselben enthält eine Anzahl der Länge des Cylinders nach sich erstreckender und genau gefräßter Vorsprünge oder Führungen (Fig. 2 und 3), und bildet so eine, zum Zwecke des leichteren Spieles und Uebergreifens des Kolbens unterbrochene cylindrische Fläche; der Kolben D gleitet auch noch in zwei Liderungen d und d' von aufgekrämptem Leder; der Raum zwischen diesen beiden Liderungen ist der einzige Theil des ganzen Apparates, welcher beständig mit der atmosphärischen Luft vermittelst einer oder mehrerer Oeffnungen e (Fig. 2) in Verbindung steht, durch die sie eindringen und dann in dem Raume vermittelst einer Kehle, welche die vorspringenden Führungen c durchschneidet und die Verbindung zwischen denselben herstellt, frei circuliren kann.

Fassen wir das Vorstehende kurz zusammen:

1) bei der in Fig. 2 gezeichneten Stellung ist die Abtheilung A durch das Rohr G, den Deckel b und das gemeinschaftliche Rohr H mit der Luftpumpe in Verbindung;

2) dieselbe Abtheilung steht mit dem unteren Theile des Cylinders C in Verbindung;

3) die äußere Luft hat nur zwischen den zwei Liderungen des Kolbens D Zutritt.

Nimmt man an, diese Stellung sey die anfängliche und der Apparat, mit dem wir uns beschäftigen, sey der unterste, dessen Rohr E in das Wasser eintaucht, welches man ausschöpfen will, so ist die Wirkungsweise der Maschine folgende:

Setzt man die Luftpumpe B in Bewegung, so entsteht der luftleere Raum in allen Abtheilungen A und es werden daher die Kugeln F und F' in allen Rohren E und E' gehoben, welche die verschiedenen Apparate mit einander verbinden. Betrachten wir uns zunächst den untersten Apparat, welcher in unmittelbarer Verbindung mit dem auszuschöpfenden Wasser steht; hier steigt das Wasser, da seine freie Oberfläche beständig dem Einflusse des atmosphärischen Druckes ausgesetzt ist, in dem unteren Rohre E auf, hebt die Kugel F und dringt in die Abtheilung A ein. Sobald nun der Boden dieser Abtheilung mit einer genügend hohen Wasserschicht bedeckt ist, schwimmt die andere Kugel F' auf dem Wasser; mit der Zunahme des Wassers in der Abtheilung steigt auch die schwimmende Kugel immer mehr in die Höhe und es tritt endlich ein Zeitpunkt ein, wo sie die Mündung des Rohres G erreicht (die punktirte Lage in Fig. 2), sich genau an dieselbe anlegt und dann die |97| Einwirkung des luftleeren Raumes auf das Innere der Abtheilung ganz unterbricht.

Sobald die Luftpumpe in der Abtheilung zu wirken aufhört, hebt das aufsteigende Wasser vermöge seiner lebendigen Kraft, weil es keinen anderen Raum findet, den es einnehmen könnte, den Kolben D; durch das Aufsteigen des letzteren wird die Liderung d frei und in Folge dessen kommt der zwischen den Liderungen d und d' enthaltene Raum, in welchem fortwährend atmosphärische Luft vorhanden ist, in directe Verbindung mit dem in der Abtheilung A enthaltenen Wasser.

Die atmosphärische Luft drückt dann unter den Kolben und hebt denselben vollends, bis sein conischer Obertheil die Mündung g' schließt, welche mit der Luftpumpe B in Verbindung steht.

Da die atmosphärische Luft dann von oben und von unten auf das Wasser drückt, so drängt sie dasselbe zurück und zwingt es durch das Rohr E' aufzusteigen, welches nun in Bezug auf den nächst höheren Apparat als Saugrohr wirkt.

Sobald die Abtheilung A wasserleer geworden ist, aber sich mit atmosphärischer Luft angefüllt hat, ist die Kugel F', welche mit dem Wasser fiel, wieder auf ihrem Sitze angekommen und es beginnt ein neues Spiel; nur kann vermöge einer besonderen Anordnung die Communication mit dem luftleeren Raume erst nach der Rückkehr der Kugel F' auf ihren Sitz wieder eintreten. Zu diesem Zwecke hat der Kolben D oben den conischen Theil g (Fig. 3), welcher sich bei dem Aufsteigen desselben in dem Cylinder C auf den entsprechend geformten Sitz g' (Fig. 2) auflegt, der, wie erwähnt, in dem Deckel b des Cylinders angebracht ist. Sobald dieser Schluß stattfindet, wird, da dieser Deckel den alleinigen Zugang zu dem nach der Luftpumpe führenden gemeinschaftlichen Rohre H bildet, jede Verbindung mit der Luftpumpe absolut solange aufgehoben bis der Kolben D wieder in seine frühere Stellung herabgeht, was wir sogleich erläutern werden.

Wir haben gesagt, daß jeder von den Apparaten A in zwei gleiche und symmetrische Theile getheilt ist, bei welchen der beschriebene Vorgang, nämlich das Ansaugen und das Hinaufdrücken, gleichzeitig aber in umgekehrter Ordnung stattfindet, d.h. zu derselben Zeit wo in der einen von zwei zusammengehörigen Abtheilungen das Aufsteigen vermöge des luftleeren Raumes (oder die Speisung) erfolgt, wird in der anderen Abtheilung das Aufsteigen durch den Druck der atmosphärischen Luft bewirkt, und umgekehrt.

Nehmen wir den Stand der beiden regulirenden Kolben D nach Fig. 3 an, so wird also offenbar der eine oben am Ende seines Hubes |98| angelangt seyn, wenn der andere unten steht. Da dieselben aber durch den Balancier I verbunden sind, so muß, sobald das aufsteigende Wasser den unten befindlichen Kolben hebt, dieser den anderen Kolben niederdrücken, daher er die Stellung verläßt, in welcher er die Verbindung mit der Luftpumpe durch seinen conischen Obertheil sperrte; ist dieser Kolben herabgedrückt, so kann die Luftleere neuerdings in der zugehörigen Abtheilung so lange wirken, bis das einfließende Wasser denselben wieder hebt, den anderen Kolben dagegen niederdrückt etc.

Da zum geeigneten Spiele dieses Mechanismus todte Punkte erforderlich sind, so werden die Stangen h, welche die beiden Kolben mit dem Balancier I verbinden, nicht unverrückbar in die Kolben befestigt, sondern verschiebbar in ein in denselben angebrachtes Loch eingehängt, dessen Boden gegen das Ende der Stange stößt, sobald der Kolben an dem gewünschten Punkte seines Hubes angekommen ist.

Dieses hin- und hergehende Spiel der beiden Kolben, die zu einem und demselben Apparate A gehören und den ununterbrochenen Ausfluß des gehobenen Wassers bewirken, erheischt jedoch die Anwendung eines Vertheilungsschiebers, wie Figur 3 einen solchen im Querschnitt zeigt, welcher in einem horizontalen Canal E² angebracht ist, um den Zufluß des Saugrohres E zwischen den beiden Kugelventilen F und den zu denselben gehörigen, nebeneinander befindlichen Abtheilungen zu vertheilen.

Dieser Vertheilungsschieber besteht aus zwei Kolben J und J' von verschiedenen Durchmessern, welche an die gemeinschaftliche Stange j befestigt sind. In dem Augenblicke, wo das Wasser in Folge des leeren Raumes in dem Rohre E steigt, drückt es auf diese beiden Kolben; da sein Druck auf den größeren Kolben größer ist, so werden die beiden Kolben mit ihrer Stange so verschoben, daß das eine von den Kugelventilen F verdeckt, das andere aber bloßgelegt wird; die eine von den beiden Abtheilungen wird dadurch zum Füllen, die andere zum Entleeren vorbereitet. Sobald jedoch der atmosphärische Druck sich in der Abtheilung geltend macht, in welche das Wasser eingeflossen ist, wirkt derselbe, da die Enden des Canals E² fortwährend mit den beiden Abtheilungen des Apparates durch die Löcher k und k' in Verbindung stehen, überwiegend auf das äußere Ende des großen Kolbens J, und der ganze Vertheilungsschieber wird in die entgegengesetzte Lage gedrängt, so daß er die Kugel bloßlegt, welche er verdeckte, und umgekehrt.

Um diese Vertheilung des Spieles in den zwei nebeneinander gelegenen Abtheilungen zu vervollständigen, sind auch die Oeffnungen zum Austreiben des Wassers durch einen Canal E³ (Fig. 4) verbunden, |99| in welchem eine Kugel F² frei spielt, die abwechselnd auf denjenigen der zwei Ventilsitze F' gelangt, dessen Verbindung mit dem Steigrohre E¹ aufgehoben werden soll. Was zwischen zwei übereinander gelegenen Apparaten vor sich geht, findet auch bei allen anderen statt; mit anderen Worten: der untere Apparat schöpft unten in der Wassergrube, und von allen anderen Apparaten schöpfen die einen in den anderen.

Auf diese Weise genügt das continuirliche Spiel der Luftpumpe B, um so viele dem beschriebenen gleiche Apparate gleichzeitig arbeiten zu lassen, als man deren zum Heben des Wassers aus der ganzen Tiefe anbringen muß, welche mehrmals die directe Saughöhe einer Pumpe (10 Meter) in sich begreifen kann. Ein solches System, bei welchem keine Transmission der Bewegung stattfindet, gewährt auch den Vortheil, daß man einer beliebigen von der Verticalen abweichenden Richtung folgen kann, z.B. den horizontalen, schiefen und mehr oder weniger sich schlingelnden Stollen eines Bergwerkes.

Wir haben nun nur noch einige Bemerkungen über den letzten oder obersten Apparat zu machen, welcher von den übrigen Apparaten etwas abweicht.

Da von demselben aus kein Aufsteigen des Wassers mehr statt findet, so wird die Kugel F', wie man aus Fig. 1 ersieht, am Deckel der Abtheilung mittelst eines kleinen Bügels gehalten; dieselbe muß sie daher, wenn sie auf dem steigenden Wasser schwimmt, zuletzt auf die Mündung des (Vacuum-) Rohres G legen. Alle Ventilkugeln F in den Apparaten werden in ähnlicher Weise gehalten; die Kugeln F' aber, welche mit Ausnahme derjenigen in dem letzten Apparate, abwechselnd von dem Boden an die Decke der Abtheilungen gehoben werden, erhalten ihre Führung durch die geraden Drähte m. Dieser obere Apparat muß nothwendig zwei Oeffnungen K für den Abfluß des Wassers nach außen haben, welche mit Klappventilen versehen sind, die diese Oeffnungen während der Thätigkeit der Luftpumpe schließen.

E. F.

|94|

Man sehe die atmosphärische Pumpe von George im polytechn. Journal Bd. CLXVIII S. 99 und die Pumpe mit hydrostatischem Gestänge von Prud'homme in Bd. CLXXVI S. 173.

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