Titel: Neuere Pumpen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1895, Band 296 (S. 241–248)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj296/ar296051

Neuere Pumpen.

Von Fr. Freytag in Chemnitz.

(Fortsetzung des Berichtes S. 217 d. Bd.)

Mit Abbildungen.

Eine Wassersäulenmaschine von Franz Helfenberger in Rorschach, deren Leistung zur Vermeidung einer Drosselung des Wassers durch Hubverstellung regulirt werden kann, beschreibt der Praktische Maschinenconstructeur vom 28. Mai 1891 S. 139.

Die Maschinen werden, je nachdem die Leistung mehr als 4 oder unter 4 beträgt, in zwei verschiedenen Ausführungen geliefert. Bei der ersten Art wird der Kolbenhub während des Ganges der Maschine entweder selbsthätig durch den Regulator oder von Hand gestellt; bei der zweiten Art kann der Hub nur während des Stillstandes der Maschine von Hand regulirt werden.

In ihrer allgemeinen Einrichtung gleichen die Helfenberger'schen Wassersäulenmaschinen den Dampfmaschinen. Das Betriebswasser wird denselben durch Rohre zugeführt, passirt den Untertheil eines Windkessels und gelangt nach dem Durchströmen des Schieberkastens in den Cylinder. Hier drückt dasselbe auf den Kolben, durch den die Kraft in der gewöhnlichen Weise mittels Kolben- und Schubstange auf die Kurbelwelle übertragen wird.

Der Steuerschieber – ein Kolbenschieber – ist vollständig entlastet und lässt das Druckwasser aus weiten Kanälen mit kleiner Geschwindigkeit in den Cylinder ein- bezieh. das Abwasser mit kleiner Geschwindigkeit aus demselben austreten. Der Cylinder selbst ist lediglich als Fortsetzung des Zuleitungsrohres zu betrachten.

Derartige Motoren sollen nach Angabe des Erfinders bei voller Beaufschlagung einen Nutzeffect von mehr als 90 Proc. ergeben.

Eine von der Firma für die Müllereimaschinenfabrik von A. Bühler in Uzwyl bei St. Gallen ausgeführte 40pferdige Wassersäulenmaschine soll maximal 35 l Druckwasser in der Secunde bei etwa 90 m Gefälle ausnutzen.

Die Hauptabmessungen der Maschine sind folgende:

Maximalhub des Motors 500 mm
Tourenzahl in der Minute 80 mm
Cylinderbohrung 192 mm
Grösste Kolbengeschwindigkeit 1,333 m

Das Abwasser des Motors dient zum Condensiren des Dampfes der Betriebsmaschine.

Die Arbeitsregulirung der Maschine erfolgt durch Hubverstellung von Hand. Im Princip deckt sich die für vorliegende Maschine bestimmte Construction der Regulirungsscheibe u.s.w. mit der Fig. 87 und 88 ersichtlichen Scheibe für kleinere Maschinen.

Auf der Kurbelwelle ist eine Kurbelscheibe mit grosser Aussparung aufgezogen, in der sich eine schwalbenschwanzförmig bearbeitete Gleitplatte verschieben lässt, die den Kurbelzapfen trägt. Die Verschiebung der Platte erfolgt derart, dass der Weg des Zapfen mittels sich stets mit dem der Kurbelscheibe deckt. In der Platte befindet sich noch eine zweite Aussparung, in der sich eine metallene Gewindemutter befindet, welche direct auf ihre Spindel aufgegossen ist. Die Schraubenspindel ist derart zwischen Scheibe und Platte eingelegt, dass die für die Spindel nöthige Aussparung sich zur Hälfte in der Scheibe, zur Hälfte in der Platte befindet. Auch passt die Spindel genau in die Kurbelscheibenaussparung; sie ist daher in ihrer axialen Richtung unbeweglich. Da aber die Mutter in die Spindel eingreift, wird beim Links- oder Rechtsdrehen derselben die Platte mit ihrem Zapfen nach der einen oder anderen Richtung mitgenommen. Ferner ist zwischen Kurbelscheibe und Platte ein Klemmprisma eingeschaltet, welches mittels einiger Schrauben angezogen wird. Kurbelscheibe und Platte, die auf ihrer äusseren Fläche mit einer Scala versehen werden können, sind daher mittels einer Spindel zu einander verschiebbar und mittels des Klemmprismas in jeder Stellung feststellbar. Zur Ausführung der Hubverstellung genügt ein Zeitraum von 1 Minute, weil man das Klemmprisma nicht abzunehmen, sondern nur die drei Klemmschrauben zu lockern hat.

Textabbildung Bd. 296, S. 241

Da aber die durch Klemmung des glatten Prismas erzeugte Reibung zur Verstellung des Zapfens bei grösseren Maschinen wie der vorliegenden nicht mehr genügt, ist das Klemmprisma gezahnt; auch sind dementsprechend die Flanken der Platte und Kurbelscheibe mit Zähnen versehen, in deren Lücken die Zähne des Klemmprismas eingreifen. Die Verschiebung der Platte erfolgt dann mittels einer an der Schraubenspindel befestigten Zahnstange Z. Letztere wird mittels eines Schraubenschlüssels verstellt, der in das in der Scheibe ausgesparte Loch l eingesetzt wird und ein Stirnrädchen trägt, dessen Zähne in die der Zahnstange eingreifen. Für Betriebe mit sehr veränderlichem Kraftverbrauch ist die Benutzung von Geschwindigkeitsregulatoren zu empfehlen.

|242|

Die Maschinen können auch als Wassersäulenpumpen für Kraftbetrieb benutzt werden und stellen sich in einem solchen Falle als Kolbenpumpen mit festliegendem Cylinder und zwangläufiger Kolbensteuerung dar, welche ohne Klappen und Ventile arbeiten. Derartige Pumpen haben einen höheren Wirkungsgrad wie jede andere Pumpe, können auch, da sie ohne Ventile arbeiten, nie versagen und saugen im Verhältniss zu anderen Pumpen sehr hoch an. Von 20 bis 30 m Druckhöhe hat man sogar die Möglichkeit, dieselben als Fabrikfeuerspritzen zu verwenden.

Hydraulische Hubregulirungsapparate, System Helfenberger Sohn, sind unter D. R. P. Nr. 53657 vom 15. August 1889 geschützt und verweisen wir bezüglich Construction derselben auf die Patentschrift.

Textabbildung Bd. 296, S. 242

Ph. Meyer in Wien schlägt, um eine Drosselung des Wassers und die dadurch bedingten Gefällverluste bei Wassersäulenmaschinen zu beseitigen, vor, dieselben mit variabler Füllung arbeiten zu lassen und ein elastisches Medium, nämlich Luft, zwischen Treibkolben und Deckel einzuschalten.

Eine solche Zwillings-Wassersäulenfördermaschine von 300 mm Cylinderdurchmesser und 600 mm Kolbenhub, welche bei 32 m vorhandenem Gefälle und 60 minutlichen Umdrehungen im Mittel 15 bis 50 effective leistet, ist nach Der praktische Maschinenconstructeur, 1889 Nr. 15 S. 113, in einem Förderschacht zu Joachimsthal in Böhmen aufgestellt. Die Fig. 89 ersichtliche Maschine ist mit zwei Cylindern C (Fig. 90) versehen, welche mit den Maschinenrahmen fest verbunden sind, während die letzteren an ihren vorderen Enden zwei kräftige Lagerböcke für die Seilkorbwelle N bilden.

Die Kurbelwelle trägt ein Schwungrad M und übersetzt mittels des kleinen Stirnrades m auf die Welle N; auf letzterer sind das Zahnrad m1? sowie die beiden Seilkörbe festgekeilt, von denen der eine mit einem Laufkranz für das auf seiner inneren Fläche mit Eichenholzklötzen ausgefütterte Bremsband Y versehen ist. Während des Ganges der Maschine ist dasselbe mit einer bei z befestigten schwachen Kette an der Decke des Maschinenhauses aufgehängt, berührt also die Bremsscheibe nicht. Soll gebremst werden, so wird die am Führerstand Z der Maschine angeordnete Spindel U mittels Kurbel in Umdrehung versetzt, wodurch mittels der Hebel V, der Welle w1 und der Stange W die Bremsbandwelle bethätigt bezieh. die mit dem Bremsband verbundenen Winkelhebel angezogen werden.

Die Cylinder C (Fig. 90) werden durch zwei vorn und hinten offene Gussröhren gebildet, um welche die Druckwasserrohre a herumgeführt sind, worauf sie innerhalb der Schieberkästen vor cc1 münden. Der Flachschieber C jedes Cylinders ist mit einer Entlastungsplatte versehen, die in ähnlicher Weise wie bei den Dampfmaschinen der Stearns Manufacturing Co. in Erie, Pa. (1893 290 * 147), mittels zweier durch aussenliegende Schrauben verstellbarer Keile von dem Hucken des Schiebers entfernt oder nach demselben hinbewegt werden kann.

Auf den Wasserkasten cc1 jedes Cylinders sitzen Expansionswindkessel D D1 (Fig. 89), an denen kleine Ventile angebracht sind, welche der atmosphärischen Luft Zutritt gestatten. Der zwischen den Expansionswindkesseln angeordnete Hauptwindkessel B ist durch ein Luftrohr b mit den ersteren verbunden. Die Wasserzuleitungsrohre a beider Cylinder vereinigen sich am Anlassventil A, an dem ein dritter Stutzen mit der Druckleitung a2 in Verbindung steht. Zum Anlassen der Maschine dient ein Handrad h. Als äussere Steuerung sind Coulissen H vorgesehen, deren jede von zwei Excentern bethätigt wird.

Das Reguliren der Maschine geschieht mittels eines Handhebels S, der entweder direct oder mittels Schnecke und Schneckenrad verstellt werden kann und durch Stange X, sowie einen Winkelhebel, dessen wagerechter Schenkel mit einem Gewicht belastet ist, der Welle R eine Drehbewegung ertheilt; letztere steht mittels eines Gelenkes Q mit jeder Coulisse in Verbindung, so dass bei entsprechender Bewegung des Hebels S die Maschine an- oder abgestellt wird.

Textabbildung Bd. 296, S. 242

Sollen die Maschinen mit stets gleichbleibender Geschwindigkeit arbeiten, so werden sie mit einem Kugelregulator ausgerüstet, der in üblicher Weise auf die Coulissen einwirkt.

Wenn die Expansionswindkessel im richtigen Grössenverhältniss gewählt sind, wird die in denselben vorhandene Luftmenge auch bei etwaiger während des Betriebes eintretender Füllungsänderung selbsthätig geregelt. Andererseits wird dann der Wasserabfluss im richtigen Moment vor Beendigung des Kolbenhubes abgesperrt und die Luft wieder auf die Anfangspressung gebracht, so dass das neu eintretende Druckwasser in eine Flüssigkeit von gleicher |243| Spannung eintreten kann. In diesem Falle geht auch das Einströmen des Druckwassers ohne Stoss vor sich.

Die Uebertragung der Kraft irgend eines Motors (primärer Motor) auf einen mehr oder weniger entfernten Motor (secundärer Motor) mittels gespannten Wassers und selbstverständlich einer Rohrleitung wird als „hydraulische Transmission“ bezeichnet.

Die Gründe, welche für die Anlage einer solchen hydraulischen Transmission maassgebend, sind so ziemlich bis auf die Unterschiede der Kraft oder des Wassers dieselben, wie bei anderen Ferntransmissionen. Soll z.B. irgend ein Etablissement vor Feuersgefahr geschützt werden und will man die erforderliche Betriebsanlage nicht in das Gebäude selbst verlegen, so stellt man in irgend welcher Entfernung von demselben den primären Motor, der ein Dampf-, Gas- oder Wassermotor sein kann, auf. Dieser Motor betreibt eine Pumpe, welche nun mit hochgespanntem Wasser den secundären Motor – den eigentlichen Betriebsmotor –, der der Natur der Dinge nach nur ein Wassermotor sein kann, betreibt.

Eine hydraulische Transmission lässt sich zuweilen auch da vortheilhaft anordnen, wo an irgend welchem Orte eine Kraft zur Verfügung steht, das industrielle Unternehmen aber wegen der Communications- oder anderer Verhältnisse nicht errichtet werden kann.

Ueber eine derartige Anlage berichtet Ph. Mayer in Glaser's Annalen für Gewerbe und Bauwesen vom 1. Februar 1888 S. 66.

In der k. k. Saline Aussee wird das Salz in der Weise gewonnen, dass die Salzsole in Pfannen gegeben wird. Das Wasser verdampft und der Rückstand ist Salz. Letzteres wird in Form von Stöckeln getrocknet, dann gemahlen und in Säcken zu 50 k verpackt in den Handel gebracht. Um das Salz zu mahlen, wurde dasselbe früher von der Sudhütte und den Magazinen zur Mühle gebracht.

An dem Abflüsse des Grundelsees steht ein Wasserrad, welches ausser einer Brettersäge und der Transmission einer Reparaturwerkstätte eine Salzmühle in Form einer grossen Kaffeemühle betreibt. Nun musste das Salz immer von den Magazinen über den Hof, die Strasse hinüber und in gemahlenem Zustande wieder denselben Weg zurückgeführt werden. Diese Manipulation war eine äusserst umständliche, weil die nach Aussee führende Hauptstrasse passirt werden musste, wodurch häufig Stockungen im Verkehr eintraten.

Ausserdem ist das Salz gegen Nässe empfindlich, ein Schutz gegen die Unbilden der Witterung bei der Nothwendigkeit des Transportes zur Mühle aber schwer ermöglicht. Es wurde deshalb beschlossen, da die Terrainverhältnisse einen Betrieb mit Drahtseilen als unzweckmässig erscheinen liessen, eine hydraulische Transmission anzuwenden. Zu dem Zwecke wurden an das vorhandene Wasserrad von 12 bis 15 ein Paar Pumpen gehängt, während im Salzmagazin eine kleine Wassersäulenmaschine Aufstellung fand, von welcher die Salzmühle mit Riemen angetrieben wurde. Die Röhrenleitung geht von den Pumpen unterirdisch bis zum Motor; von dort läuft das Wasser durch einen Kanal auf dem kürzesten Wege wieder zurück. Die Pumpen sind doppelt wirkende Differentialpumpen mit Plungern von je 130 bezieh. 90 mm Durchmesser für 250 mm Hub; sie arbeiten mit 25 at, machen 36 Umdrehungen in der Minute und werden durch Zahnräder von der Wasserradkette betrieben.

Die Anlage arbeitet mit dem immerhin bedeutenden Nutzeffect von etwa 63 Proc., trotzdem das Gefälle von der Pumpe bis zur Maschine nahezu 5 m beträgt und inclusive des Reibungswiderstandes der engen Rohrleitung von nur 50 mm Durchmesser ungefähr 8 Proc. der Kraft des Wasserrades verloren geht.

An die Maschine wurde nach Bremsversuchen eine Leistung von 8 abgegeben. (Ueber Wasserhaltungsanlagen mit hydraulischer Transmission siehe auch Oesterreichische Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen vom 18. März 1893 S. 135.)

Zur Hebung der Wasser in der Steinkohlenzeche „Prinz Regent“ bei Bochum ist ebenfalls eine hydraulische Transmission angewendet, indem mittels einer über Tage liegenden Kraftpumpe Wasser auf eine Spannung von 40 at gebracht und zum Betreiben einer unter Tage liegenden Wassersäulenmaschine benutzt wird.

Die Bewegung der Kraftpumpe erfolgt nach der Zeitschrift für das Berg-, Hütten- und Salinenwesen im preussischen Staate, Bd. 34, direct durch die verlängerte Kolbenstange einer Dampfmaschine. Die beiden hinter einander liegenden Pumpencylinder haben Plunger von je 180 mm Durchmesser mit 17115 qmm freiem Querschnitt.

Das Ansaugen des Kraftwassers geschieht aus einem nahe der Pumpe gelegenen Behälter, in welchen ein Theil der aus der Grube gehobenen Wasser sich nach Bedarf ergiesst, mittels einer Saugleitung mit Windkessel. Die Gehäuse der Druckventile beider Pumpen sind durch ein Rohr mit einander verbunden, welches ein durch eine Spiralfeder belastetes Sicherheitsventil und ein Manometer trägt. Es ist ferner eine 50 mm weite Wasserleitung nach einem seitlich aufgestellten kleinen Accumulator angeschlossen, welcher mit Hilfe einer Hebelübersetzung und von Schnüren sowohl beim Auf- wie beim Niedergange über gewisse Punkte hinaus, also bei zu hohem und bei zu niedrigem Druck, die zur Dampfmaschine gehörige Drosselklappe selbsthätig schliesst. Das Absperren bei zu niedrigem Wasserdruck ist nothwendig, damit die Maschine bei plötzlicher Entlastung in Folge von Brüchen oder Undichtigkeiten ihre Geschwindigkeit nicht allein nicht vergrössert, sondern sogar sofort zum Stillstand kommt. Beim Anlassen der Maschine und bis zum Eintritt des Wasserdruckes von 40 at ist die Verbindung der Drosselklappe mit dem Accumulator unterbrochen; sie wird erst nachträglich in einfacher Weise hergestellt. Durch ein Umlaufrohr mit Hahn kann der Raum über den Steigventilen schleunigst von dem darin vorhandenen Ueberdruck befreit und nach den Pumpencylindern hin entwässert werden, welche ihrerseits wieder Lufthähne tragen, bei deren Oeffnung sofort jeder Ueberdruck aufhört.

Wegen der sehr üblen Erfahrungen, welche man an anderen Stellen mit dem Schlagen der gepressten Wasser gemacht hat, war zur Verhinderung desselben zuerst beabsichtigt, neben der Kraftpumpe einen grossen Accumulator aufzustellen, dessen Ausführung nebst Fundamentirung indessen allein 15000 bis 20000 M. gekostet haben würde. Man entschied sich deshalb für einen schmiedeeisernen Windkessel von 800 mm Weite und 3,100 m Höhe, welcher nach den Lieferungsbedingungen unter einem Druck von 40 at 1 cbm Luft enthalten sollte. Zu deren Ansammlung ist ein senkrechter „retour d'eau“ vorhanden, welcher zugleich als Träger des Windkessels dient. Beide sind |244| durch zwei mit Hähnen verschliessbare Rohre verbunden. An dem retour d'eau befindet sich ausserdem ein Wasserablass- und ein Lufthahn. Schliesst man die Verbindung mit dem Windkessel und öffnet letztgenannte Hähne, so läuft das Wasser ab und Luft tritt ein; schliesst man die Hähne und öffnet beide Rohre nach dem Windkessel, so tritt durch das eine dieser Rohre gepresstes Wasser in den retour d'eau, aus welchem durch das zweite Rohr die sich in entsprechendem Verhältniss zusammendrückende Luft in den Windkessel entweicht. Das beschriebene Spiel beginnt dann von Neuem.

Es stellte sich bald als sehr zeitraubend heraus, den Windkessel auf diese Weise zu füllen, und half man deshalb mit den Lufthähnen an den Pumpencylindern nach. Ein – wie sich nachträglich zeigte – günstiger Umstand war es, dass bald nach der Inbetriebsetzung eine Undichtigkeit an dem schweren Gusstücke des retour d'eau eintrat, in Folge deren der Windkessel nicht gefüllt werden durfte. Man wollte indess mit dem weiteren Betriebe der neuen Pumpenanlage nicht mehrere Wochen warten, bis ein Ersatzstück beschafft war, und liess den Windkessel ohne andere Luft, als sich aus dem Kraftwasser nach demselben hinzog, was indessen niemals viel gewesen sein kann. Es wurde dabei die Erfahrung gemacht, dass schon die wenige Luft, welche durch abwechselndes Oeffnen der Lufthähne an den Cylindern der Kraftpumpe beim Beginne des Pumpens dem oberen Raum der Druckventilkästen zuströmt, für einen ruhigen Pumpengang ausreichte. Nachträglich versah man den Saugwindkessel oben mit einem Lufthahn, welcher so lange aufbleibt, bis man am ruhigen Pumpengang merkt, dass Luft genug über den Druckventilen sich angesammelt hat. Für eine neue Anlage würde daher ein besonderer grosser Windkessel nicht vorgesehen zu werden brauchen.

Da vorausgesehen wurde, dass das Füllen des grossen Windkessels zeitraubend sein und viel unnütze Arbeit kosten würde – das beim jedesmaligen Füllen des retour d'eau abzulassende viele Wasser ist zuvor auf 40 at gepresst –, so schaltete man zwischen Kraftpumpe und der Abzweigung nach dem Windkessel ein Rückschlagventil mit einem, durch einen Hahn stets geschlossenen Umlaufrohr ein, damit die angesammelte Luft beim Stillstand der Maschine nur im Rohrsysteme bis zur Wassersäulenmaschine sich ausdehnen, nicht aber durch das Sicherheitsventil der Kraftpumpe entweichen sollte. Dieser Zweck wurde thatsächlich erreicht, mit dem grossen Windkessel ist indessen nachträglich auch die Rückschlagklappe überflüssig geworden.

Die gusseiserne Kraftwasserleitung hat unter Berücksichtigung, dass die Kraftwasser, welche eventuell für drei Wassersäulenmaschinen von gleicher Leistungsfähigkeit wie die zunächst beschaffte erforderlich sind, nicht mehr als 1,5 m Geschwindigkeit in der Secunde annehmen, eine lichte Weite von 250 mm. Die Steigrohrleitung besteht im Schacht aus den 418 mm weiten Rohren der beiden Hubpumpen und gestattet bei ihrer Weite, auch die Steigrohre der später auszuführenden tieferen Pumpen gleicher Art in dieselben einmünden zu lassen.

Die direct und doppelt wirkende Wassersäulenmaschine veranschaulicht Fig. 91. Der durchgehende Plunger AA hat in der Mitte nur 280 mm Durchmesser; in den in der Mitte liegenden Cylindern für die Kraftwasser verdickt er sich bei B auf 350 mm, und bildet die Ringfläche von 34636 qmm Querschnitt den Angriff für die Kraftwasser. Mit beiden Endflächen von 96211 qmm wird das Grubenwasser bis in die Bassins über Tage, rund 100 m hoch, emporgedrückt. Die Ringfläche dient zugleich zur Hubbegrenzung, indem sie eventuell an einem entsprechenden Vorsprunge bei C anstösst. Der durchgehende Plunger besteht aus zwei gleich langen Theilen mit Bohrungen an den zusammenstossenden Enden, in welchen ein Zapfen D (Fig. 92) ruht. Die Trennung wird durch je zwei Keile verhindert. An dieser Stelle ist ein Ring E aufgestreift, an welchen sich unten eine Schlittenführung anschliesst und oben ein Stift F, welcher die Umsteuerung bewirkt. Es geschieht dieses durch eine Vor- und Hauptsteuerung in folgender Weise.

Textabbildung Bd. 296, S. 244

Eine wagerechte Stange GG (Fig. 92) endet an der einen Seite mit einem Gewinde in einem entsprechenden Lager (Mutterschraube), an der anderen Seite mit einem Kolben H in einem Cylinder I, welcher durch die Rohre K und L mit der Kraftwasserleitung M und mit dem Steigrohre N in Verbindung steht. Auf der Stange sitzen zwei verstellbare Knaggen OO mit beweglichem Bügel, an welchen der von den Plungern getragene Stift F anstösst und sie so weit mitnimmt, wie nöthig ist, damit der kleine Kolben H in dem Cylinder I bald die Zuleitung der Kraftwasser aus K, bald der Steigwasser aus LN abschliesst und entgegengesetzt die Steig- bezieh. die Kraftwasser durch das Rohr P mit der Kammer Q der Hauptsteuerung in Verbindung bringt. Die durch das Gewinde am rechten Ende bewirkte Drehung der Steuerstange GG gestattet dem Führungsstifte F, an dem Knaggen O vorbeizukommen, und weicht der in einem Scharnier daran hängende lose Bügel beim Rückgange des Stiftes aus. Letzterer verursacht in der Nähe der entgegengesetzten Hubgrenze das umgekehrte Spiel.

Die Hauptsteuerung QRST besteht aus einem mit Messingfutter versehenen gusseisernen Cylinder, in welchem |245| eine Kolbenstange drei messingene Kolben von je 80 mm Durchmesser trägt, welche vier Abtheilungen bilden. Sobald durch die Vorsteuerung die Kraftwasser aus MKIP mit der Kammer Q der Hauptsteuerung in Verbindung gebracht sind, drücken sie im Ganzen mit etwa 50 at auf die von dem Kolben mit 80 mm Durchmesser und der Kolbenstange von 64 mm Dicke gebildete Ringfläche von 1809 qmm mit 905 k, während auf der entgegengesetzten Seite in der Kammer T auf den ganzen Kolbenquerschnitt von 5026 qmm der Druck der Steigwasser mit 10 at, also überhaupt mit 503 k einwirkt. In diesem Augenblicke hat der Doppelplunger der Wassersäulenmaschine eben seinen Weg nach links beendet, der linke Kraftwassercylinder U wird durch den Rechtsgang der Kolben der Hauptsteuerung von der Kraftwasserleitung M abgeschnitten und zum Zwecke seiner Entleerung mit der Steigwasserleitung N in Verbindung gebracht. Umgekehrt schliesst sich rechts der Austritt des verbrauchten Kraftwassers in die Steig Wasserleitung bei T und der rechte Cylinder empfängt Kraftwasser durch die Rohrleitung M1. In dieser befindet sich nicht wechselndes Wasser, welches den Plungerweg mitmacht, während nur im Hauptsteuercylinder und in den unmittelbar anschliessenden Theilen der Kraft- und Steigwasserleitung ein Zu- bezieh. Abströmen von Wasser stattfindet.

Textabbildung Bd. 296, S. 245

Hat der Doppelplunger der Wassersäulenmaschine seinen Rechtsgang beinahe beendet, so schiebt er die Steuerstange GG nach rechts; in dem Cylinder I wird dann bei H die Verbindung mit dem Kraftwasser K unterbrochen und es tritt Steigwasser in die Kammer Q der Hauptsteuerung. Auf die Ringfläche von 1809 qmm drücken 10 at, also im Ganzen 181 k, auf die Fläche des Kolbens in der Kammer T von 5026 qmm dagegen 503 k; die verbleibenden 322 k Ueberdruck bewegen die Kolben der Hauptsteuerung nach links, lassen also in den linken Kraftcylinder U Kraftwasser ein- und aus dem rechten U1 austreten.

Die Geschwindigkeit des Ganges der Hauptsteuerung und damit des Wassersäulenplungers wird durch über dem Cylinder I liegende Hähne V und V1 geregelt, ferner durch den grossen Schieber, welcher sich bei W unmittelbar über dem Hauptsteuercylinder in der Kraftwasserleitung befindet. Damit der grosse Schieber durch ein Stellrad überhaupt unter Druck geöffnet werden kann, ist erforderlich, über und unter demselben durch einen Umlaufhahn von 25 mm Weite gleichen Druck herzustellen. Die Wassersäulenmaschine arbeitete von Anfang an so empfindlich, dass sie bei geschlossenem Schieber allein durch den Umlaufhahn in Betrieb gesetzt werden konnte.

Auf der Kraft Wasserleitung sitzt bei X ein ebensolches, entsprechend eingestelltes Sicherheitsventil mit Spiralfederbelastung wie über Tage, daneben auch ein Manometer X1.

Ein Unfall, welcher sich dadurch ereignete, dass harte Körper in räthselhafter Weise in ein Steigventil gerathen waren, bewirkte eines Tages ein Durchgehen und Abreissen des Plungers nach links. Dadurch veranlasst, wurde ein Regulator angeordnet, der aus einem über der Kraftwasserleitung angebrachten liegenden Cylinder Y besteht, welcher durch Rohre mit den beiden Druckpumpenkörpern über dem Saugventile in Verbindung steht. In dem Cylinder liegt ein durch Spiralfedern in Mittelstellung gehaltener Kolben, dessen Stange mittels Hebels einen Hahn Z in der Kraftwasserleitung bald rechts, bald links öffnet, sobald sich über dem einen oder anderen Saugventil Druck befindet. Schliesst dieses also nicht, so entsteht auch kein ausreichender Druck im Cylinder des Regulators; die Federn verhindern die Kolbenbewegung und mittelbar auch ein Oeffnen des Hahnes Z. Damit nicht bei jedem Hubwechsel eine völlige Unterbrechung des Kraftwasserstromes eintritt, ist der Hahn absichtlich etwas undicht gemacht.

Auf der Saug- und Druckleitung steht je ein Windkessel, welcher gerade so wie derjenige über Tage durch einen retour d'eau mit Luft gefüllt werden kann. Nach den gemachten Erfahrungen geht es aber auch ohne diesen Windkessel ganz gut.

Nach angestellten Versuchen arbeitet die über Tage liegende Kraftpumpe bei einem mittleren Dampfüberdruck von 1,018 at und einer Pressung in den Pumpen von 39,55 at mit einem Nutzeffect von rund 97 Proc., die Wassersäulenmaschine mit einem solchen von 80 Proc. Der Gesammtnutzeffect, gerechnet von der indicirten Dampfleistung |246| bis zur Leistung der Pumpen unter Tage, stellt sich zu 65 Proc. heraus.

Die Anlage wurde von der Actiengesellschaft Eisenhütte Prinz Rudolph in Dülmen (Westfalen) ausgeführt.

Eine von derselben Firma erbaute, Fig. 93 ersichtliche hydraulische doppelt wirkende Wasserhaltungsmaschine (Wassersäulenmaschine) mit ebenfalls zwei Kraft- und zwei Pumpencylindern, als Ersatz für ober- und unterirdische, mit Dampfdruck betriebene Wasserhaltungen, zeigt der vorstehend beschriebenen Wassersäulenmaschine der Zeche „Prinz Regent“ gegenüber unter anderem eine verbesserte Construction des Regulators.

Die Maschine liefert nach Stahl und Eisen, October 1892 Nr. 19 S. 873, bezieh. Der Maschinenmarkt vom 1. Mai 1892 S. 70 bei acht Hüben (Doppelhüben) 1 cbm Wasser in der Minute; sie steht auf der 510-m-Soble and fördert das Grubenwasser mit dem verbrauchten Kraftwasser auf die 360-m-Sohle, also 150 m hoch.

Textabbildung Bd. 296, S. 246

Das vom Tage entnommene Kraftwasser hat demnach in der Maschine einen Druck von 51 at. Von der 360-m- Sohle wird das geförderte Wasser durch eine oberirdische Woolf'sche Balanciermaschine zu Tage gehoben.

Die Wirkungsweise der Maschine ist genau dieselbe, wie vordem angegeben.

Um ein Durchgehen der Maschine bei irgend welchen Unregelmässigkeiten im Gange der Pumpen oder deren Ventile unmöglich zu machen und ferner ein stets langsames Anheben derselben zu ermöglichen, ist ein aus einem kleinen und einem grösseren Cylinder c bezieh. d bestehender Regulator angeordnet. Beide Enden des kleinen Cylinders c stehen durch Hähne und Rohrleitungen mit je einer Pumpe in Verbindung, so dass der Kolben unter dem Drucke steht, der jeweilig in den beiden Arbeitsräumen der Pumpen herrscht. Die einseitige Kolbenstange ist in einer zwischen zwei Spiralfedern liegenden Platte a eingeschraubt. Ebenfalls in die andere Seite dieser Platte ist eine dickere Kolbenstange des grossen Kolbens geschraubt, während die andere dünnere Stange desselben Kolbens durch eine Stopfbüchse ins Freie tritt. Zwei als Widerlager der Federn dienende Scheiben bb sind einerseits gegen einen den Cylinder c tragenden Bock, andererseits gegen den Cylinder d durch je drei Stiftschrauben mit Doppelmutter derart abgestützt, dass durch Verstellung derselben bei Druckgleichheit im kleinen Cylinder der grosse Kolben gerade seine Mittelstellung erreicht, wobei er den Zufluss zur Maschine absperrt.

Der grosse Kolben ist durchbrochen; steht er links von der zur Maschine führenden Oeffnung des grossen Cylinders, so tritt das Wasser durch ihn hindurch; steht er rechts, so tritt es direct in diese Oeffnung. Diese beiden Stellungen werden erreicht, wenn die Maschine nach rechts bezieh. nach links geht und in Ordnung ist. Bleibt aber z.B. am Ende des Linksganges der Maschine das Saugventil rechts oder das Druckventil links offen und erhält nun der Presscylinder rechts durch die Steuerung Druck, so ist in allen Fällen und je grösser die Gefahr des Durchgehens ist, um so vollkommener im kleinen Cylinder zu beiden Seiten des Kolbens gleicher Druck; der grosse Kolben nimmt durch die Federwirkung seine Mittelstellung ein und sperrt den Zufluss des Kraftwassers ab. Da bei jedem Hubwechsel der Maschine ein Druckwechsel in den Pumpen und dabei im kleinen Cylinder stattfindet, so muss auch der grosse Kolben jedesmal absperren, wodurch der Hub verlangsamt wird. Vom grossen Cylinder führt ein Umlaufrohr mit kleinem Hahn nach dem zur Hauptsteuerung führenden Rohre. Dieser Hahn ist beim Betrieb offen, gestattet demnach stets einen langsamen Gang, auch wenn der Regulatorkolben abgesperrt hat, so dass die Druckgleichheit, welche zur Bewegung des letzteren nöthig, immer eintreten kann. Von dem letztgenannten Umlaufrohr zweigt auch ein Rohr zur Vorsteuerung ab und führt derselben Kraftwasser zu, während vor der Vorsteuerung ein anderes Rohr zu dem Krümmer geführt ist, welcher die verbrauchten Kraftwasser des rechts liegenden Presscylinders dem Steigrohre zuführt.

Der Gesammtnutzeffect der Maschine soll 75 bis 77 Proc. betragen, was demjenigen einer guten Dampfmaschine nahezu gleichkommt.

Der Hub der Maschine beträgt 1200 mm, ihre ganze Länge inclusive der beiden äusseren Ventilkästen 10 m, die grösste Breite nur etwas über 1 m.

c) Elektrische Pumpen.

Die Vortheile, welche mit der elektrischen Kraftübertragung für den Bergbaubetrieb verbunden sind und im Wesentlichen in einer erheblichen Reduction der Anlagekosten im Vergleich zu anderen Systemen, einer grösseren Leichtigkeit beim Verlegen der elektrischen Leitungen gegenüber dem Einbau von Dampf- oder Wasserdruckleitungen, sowie neben der Einfachheit des Betriebes, den geringen Erhaltungskosten und dem Fortfall der Wärmeentwickelung in den Gruben in der bedeutenden Steigerung des Nutzeffectes gegenüber jeder anderen Art von Kraftübertragung und auch in der geringen Grösse der elektrischen Kraftmaschinen bestehen, lassen die elektrischen Pumpen als höchst geeignete Wasserhebemaschinen für Bergwerke erscheinen, zumal auch in der Neuzeit die |247| von luftdichten Gehäusen vollständig umschlossenen Elektromotoren sich für Grubenzwecke als äusserst tauglich erwiesen haben.

Eine elektrische Bergwerkspumpe, welche von Ernest, Scott und Mountain in Newcastle-on-Tyne (England) für das Newton-Bergwerk in Northumberland gebaut wurde, zeigt die The Engineering and Mining Journal vom 8. April 1893 S. 321 entnommene Abbildung (Fig. 94).

Textabbildung Bd. 296, S. 247

Die complete Anlage besteht aus einer Dampf- und Dynamomaschine, einem Satz wagerechter Pumpen und einem Elektromotor. Die 10pferdige Dampfmaschine ist auf der Hängebank des Förderschachtes festgelegt, wo sie eine Verbunddynamo betreibt, welche mit 1100 minutlichen Umdrehungen eine Leistung von 30 Ampère und 200 Volt entwickelt.

Der Strom wird durch ein Paar Drähte mit vulkanisirter Gummiisolirung dem unter Tage liegenden Elektromotor zugeführt. Die Pumpen mit Plunger von je 152 mm Durchmesser für 254 mm Hub sind auf einem aus zwei -Eisen mit Querverbindungen hergestellten Rahmen befestigt. Kurbel- und Vorgelegewelle sind an dem einen Ende des Rahmens gelagert; auf der ersteren sitzt ein Stirnrad, welches mit einem Getriebe auf der Vorgelegewelle in Eingriff steht.

Um dem hinter den Pumpen liegenden Motor vor Staub und Schmutz zu schützen, ist derselbe von einem starken Messinggehäuse umgeben.

Die Kraftübertragung vom Motor auf die Pumpen erfolgt mittels eines endlosen Riemens aus Baumwolle.

Der Rahmen ruht auf Rädern und lässt sich in der Grube auf Schienen mit Leichtigkeit nach jeder Stelle hin bewegen.

Iron vom 29. Januar 1892 bringt Abbildung und Beschreibung einer von W. T. Goolden and Co., Woodfield Works, in London erbauten elektrischen Pumpmaschine für Bergwerke, welche 0,65 cbm Wasser in der Minute auf eine Höhe von 180 bis 215 m fördert.

Der Motor ist zum Schutz gegen schlagende Wetter mit der gesammten Armatur, dem Commutator und den Bürsten in einem luftdichten Gehäuse eingeschlossen; er läuft mit 500 minutlichen Umdrehungen und betreibt mittels eines doppelten Winkelradvorgeleges drei neben einander liegende einfach wirkende Plungerpumpen derart, dass letztere 40 bis 50 Doppelhübe in der Minute ausfuhren. Um das Berühren irgend eines Theiles des Stromkreises durch die Wärter unmöglich zu machen, haben auch die Magnetschenkel und die Enden der Leitungen entsprechende Verkleidungen.

Seit dem Monat November 1890 werden auch die Grubenwässer des Bergwerks „Jubilee“ in Shaw (England) mittels einer elektrischen Pumpmaschine gehoben.

Die Anlage hat grosse Aehnlichkeit mit der oben beschriebenen des Newton-Bergwerkes in Northumberland und besteht wie diese aus einer über Tage liegenden Dampfmaschine von 711 mm Cylinderdurchmesser für 1067 mm Kolbenhub, welche 54 Umdrehungen in der Minute ausführt und mittels sechs Seilen von je 38 mm Stärke, welche von einer auch als Schwungrad dienenden Seilscheibe von 4,5 m Durchmesser nach der Seilscheibe von 1,220 m Durchmesser einer Vorgelegewelle führen, zum Betreiben der letzteren dient. Von einer zweiten auf der Vorgelegewelle befestigten Seilscheibe von 1,830 m Durchmesser wird dann mittels sechs Seilen von je 32 mm Stärke die Dynamowelle betrieben, deren Seilscheibe einen Durchmesser von 0,760 m hat.

Die Maschine indicirt im Leerlauf mit den Bürsten der Dynamo 21,58 und bei gewöhnlicher Belastung, welche ungefähr 36 Proc. der Gesammtleistung der Maschine ausmacht, 62 .

Die Dynamo gibt mit 490 minutlichen Umdrehungen einen Strom von 48,5 Ampère bei 580 Volt Spannung, d.h. 28,230 Watt oder 37,7 elektrische , wobei 40,1 indicirte absorbirt werden.

Textabbildung Bd. 296, S. 247

Die aus Blei mit Umhüllung gefertigten Kabel liegen im Schacht gegen äussere Beschädigungen geschützt in kräftigen hölzernen Kästen und längs der Förderstrecken in Vertiefungen unterhalb der Schienen.

Der Fig. 95 ersichtliche Motor ist der Dynamomaschine nachgebildet und läuft, wenn er Strom von 48,5 Ampère bei 567 Volt empfängt, mit 406 minutlichen Umdrehungen; hierbei gibt er 35,53 zum Betreiben der Pumpe mittels sechs Seilen von je 32 mm Stärke ab, welche über eine Scheibe von 915 mm Durchmesser des Motors nach einer |248| solchen von 2,135 m Durchmesser einer Vorgelegewelle führen. Auf letzterer ist ein Getriebe mit 18 Winkelzähnen befestigt, welches mit einem Rade auf der Kurbelwelle mit 90 Zähnen in Eingriff steht.

Die Plunger der Pumpen haben 229 mm Durchmesser und 381 mm Hub; sie liefen während angestellter Versuche mit 35 minutlichen Umdrehungen und förderten dabei 2,6 cbm Wasser in der Minute auf 45 m Höhe.

Das über Tage liegende Maschinenhaus ist mit dem unterirdischen Pumpenhaus durch eine Signalglocke verbunden. Die Maschinen sind von der Firma Platt Bros, and Co., der Eigenthümerin des Jubilee-Bergwerkes, erbaut.

Die neue Pumpenanlage von Immisch in den St. Johns-Gruben zu Normanton in England soll nach Engineering, Bd. 45 S. 320, stündlich gegen 22000 l Salzwasser ungefähr 300 m hoch heben. Die Differentialpumpen machen 25 Umdrehungen in der Minute. Der Strom ist gewöhnlich 66 Ampère, schwankt indess um ± 10 Ampère. Der Stromerzeuger wiegt 4 t und besitzt 600 Volt, der Motor von 3,5 t Gewicht empfängt 575 Volt; beide laufen mit 450 minutlichen Umdrehungen. Die Anker sind 0,4 m lang bei 0,6 m Durchmesser. Die Anlage gibt einen Nutzeffect von 50 Proc. und soll verdoppelt werden.

(Fortsetzung folgt.)

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

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