Titel: Maschinen zum Heben und Senken.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1896, Band 300 (S. 77–81)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj300/ar300018

Maschinen zum Heben und Senken.

Mit Abbildungen.

C. Hoppe's Windkessel und Kraftsammler.

C. Hoppe's Versuche über die Stosswirkungen, welche beim Oeffnen und dem Verschluss der Zulaufleitungen auftreten, zeigen recht überzeugend die Nothwendigkeit des Einschlusses von Zwischenwindkesseln, welche vortheilhaft auch als Kraftsammler ausgebildet werden können. Dadurch sind nicht nur alle Leitungen vor den gefährdenden Wasserschlägen bewahrt, sondern es wird hiermit auch der Arbeitsbetrieb nach jeder Richtung gesichert und beschleunigt.

Ein Windkessel B in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wird aber unter Umständen nicht nur zwecklos sein, sondern gerade schädliche Wirkungen im Gefolge haben, sobald derselbe mit Wasser statt mit Luft gefüllt ist. So steigern sich die Wasserpressungen über den normal 2 k/qc betragenden Ueberdruck, beim raschen Verschluss des Schieberventils D, auf die durch den Indicator C angegebenen Werthe bei folgenden am Manometer gemessenen Wassergeschwindigkeiten in m/Sec.

Wassergeschwindigkeit 1,2 1,8 2,5 m/Sec.
Grosser Windkessel 3,6 6,0 8,4 k/qc
Kleiner Windkessel 6,6 10,5 17,5 k/qc
Windkessel voll Wasser 10,7 16,2 21,4 k/qc
Kein Windkessel 9,6 16,2 20,5 k/qc

Die geringe Wirkungsfähigkeit des grossen Windkessels B findet ihre Erklärung in der seitlichen Anordnung zum Rohrzuge AF, ferner in der rechtwinkligen Ablenkung des rückstauenden Wasserstromes und endlich in der zu kleinen Einmündungsöffnung des Windkessels, in Folge deren eine zu geringe Wassermenge in einer bestimmten Zeit eintritt, um dadurch die Wirkung des Luftpolsters gehörig ausnutzen zu können.

Nach dem Vorgeführten ist daher eine solche Anordnung eines Windkessels als entschieden verfehlt zu bezeichnen.

Diesen grossen Uebelständen wird in einfacher und sicherer Weise nach E. Claussen in Glaser's Annalen, 1894 Bd. 34 * S. 47 bis 131, durch die von C. Hoppe, Maschinenbauanstalt in Berlin, gebauten und als Kraftsammler ausgebildeten Windkessel, welche in die Hauptrohrleitung zwischengeschaltet werden, in der wirksamsten Weise begegnet, wie dies aus den noch anzuführenden Versuchsergebnissen nachweisbar ist. Um nun Vergleiche zu ermöglichen, sind das Manometer B und der vom Abschlusshahn D bethätigte Indicator C einmal unmittelbar an die Zweigleitung AF (Fig. 1), das andere Mal, und zwar in umgekehrter Anordnung, an die durch den Windkessel (Fig. 2) unterbrochene Leitung abf angebracht, wobei ein Wasserstandsglas c nicht nur zur Anzeige des Luftraumes, sondern auch zur Regulirung der Luftmenge dient.

Textabbildung Bd. 300, S. 77

Damit aber die nach beendetem Abschluss des Hahnes auftretenden Stosswellen noch auf dem Indicator zur Aufzeichnung gelangen, muss die Trommelleine möglichst gleichmässig mit der Hand nachgezogen werden, sofern nicht für den Hahnkegel mit der Wickelscheibe zum Betriebe der Zugleine eine besondere Einrichtung für einen grösseren todten Gang gegeben wird.

Textabbildung Bd. 300, S. 77

Wenn nun die Vorrichtungen (Fig. 2) nur zu Versuchen dienen, so stellt der Kraftsammler und Windkessel (Fig. 3) die Ausführung vor, wie sie zum Betriebe der Maschinen von der städtischen Wasserleitung bethätigt wird.

In den Windkessel a (Fig. 3) mündet das durch ein Rückschlagventil b abzuschliessende Wasserleitungsrohr c, |78| an dessen Ende ein durch den Schwimmerhebel e regelbarer Abschlusshahn d sich befindet, während am Boden des cylindrischen Kessels a das Absperrventil f zum Anschluss der Kraftleitung g dient.

Die in Folgendem durch den Indicator gezeichneten Diagrammgruppen beziehen sich:

a) auf den Versuch ohne Windkessel (Fig. 1) im Anschluss an die städtische Wasserleitung mit 2,5 k/qc Ueberdruck u. z. (Fig. 4 bis 7);

Textabbildung Bd. 300, S. 78

b) ebenso, aber im Anschluss an die Fabrikwasserleitung, deren Hochbehälter einen Ueberdruck von 2,0 k/qc hervorbringt (Fig. 8 und 9), und

c) mit Einschaltung des Windkessels (Fig. 2) in die Fabrikleitung (Fig. 10 bis 13).

Der sanft gekrümmte, von links nach rechts gehende Linienzug gilt für das langsame Oeffnen des Hahnes, während der wellige rücklaufende Linienzug die plötzlichen Drucksteigerungen zur Anschauung bringt, welche durch die verschiedene Gangart des Abschlusses bedingt ist, wodurch die Wasserschläge hervorgerufen werden.

Während beim langsamen annähernd ½ Minute (24 Secunden) andauernden Hahnabschluss (Diagramm Fig. 4) eine Drucksteigerung beinahe ganz vermieden ist, treten solche bei rascherem Abschluss in 10 Secunden (Fig. 5), 5 Secunden (Fig. 6) und 3 bis 4 Secunden (Fig. 7) bis zu 21 at auf.

Bei ganz raschem Abschluss in 1 Secunde (Fig. 8) und bei augenblicklichem Abschluss (Fig. 9) erreicht die Drucksteigerung in der Fabrikleitung die Höhe von 25 at.

Weitaus günstiger gestalten sich die dynamischen Pressungen bei zwischengeschaltetem Behälter (Fig. 2) selbst dann, wenn aus demselben die Luft vollständig verdrängt, also kein Luftkissen vorhanden ist.

Diagramm Fig. 10: Luftkissen nicht vorhanden, der Hahn wird plötzlich geöffnet und langsam geschlossen.

Diagramm Fig. 11: Kein Luftkissen vorhanden, der Hahn wird langsam geöffnet und plötzlich geschlossen.

Diagramm Fig. 12: Luftkissen ist vorhanden, der Hahn wird langsam geöffnet und plötzlich geschlossen.

Diagramm Fig. 13: Luftkissen ist nicht vorhanden, der Hahn wird plötzlich geöffnet und plötzlich geschlossen.

Hieraus folgt, dass durch einen Zwischenbehälter von 35 cm Durchmesser und kaum 300 l Inhalt bei einem Zulaufrohr von 4 cm Durchmesser, also bei einem (962 : 16 = 60) 60fachen Querschnittsverhältniss, selbst im ungünstigsten Fall, bei mangelndem Luftkissen und plötzlichem Hahnabschluss, höchstens eine 7fache Drucksteigerung der Arbeitspressung bezieh. eine 4fache des normalen Ueberdruckes, wie es Diagramm Fig. 11 zeigt, vorkommt, dass aber bei vorhandenem Luftkissen (Diagramm Fig. 12) der plötzliche Abschluss desselben ohne jegliche Spur eines Wasserschlages durchführbar wird, so dass diese Gangart jener des Diagramms Fig. 4 entspricht, wobei zum Hahnabschluss annähernd ½ Zeitminute gebraucht wird.

Um sich diesen ganz ausserordentlichen Vortheil zu sichern, muss der Luftraum im Behälter sichergestellt bezieh. für die verlorene Luftmenge Ersatz geschafft werden, was durch sogen. Luftschleusen in bequemer Weise erreichbar wird. Eine solche Luftschleuse besteht aus einem tiefer angeordneten kleineren Behälter, der mit zwei Rohrleitungen, die durch Hähne abgesperrt werden, derart mit dem Windkessel in Verbindung gebracht ist, dass ein Rohr nach dem oberen Luftraum des anderen möglichst tief nach dem Wasserraum des Windkessels leitet.

Soll nun der Luftraum im Windkessel vergrössert werden, so wird ein Theil der darin befindlichen Wassermenge in die Luftschleuse abgelassen, worauf die darin enthaltene Luft durch den anderen Rohrzweig in den Windkessel steigt. Werden hierauf beide Rohrleitungen abgesperrt und das Wasser der Rohrschleuse ins Freie abgelassen, so muss nothwendiger Weise dieselbe sich wieder mit Luft füllen.

Eine grössere Anlage eines solchen Kraftspeichers für einen directen hydraulischen Lastenaufzug ist in Fig. 14 und 15 vorgeführt, wobei die Wasserlieferung von einem selbständigen, durch einen Gasmotor A bethätigten Pumpwerke B besorgt wird. Der Kraftsammler besteht aus drei liegenden Langkesseln C, D und E, von denen die beiden oberen D und E durch ein Verbindungsrohr f zum Behufe des Druckausgleiches verkuppelt sind, während die |79| Verbindung des unteren Kessels C mit dem oberen Kessel E durch das Bohr e stattfindet. Unter dem Wasserkessel C liegt der kleinere Kessel F, welcher durch das Rohr h mit dem Kessel C und durch das Zweigrohr g mit dem Luftraum des Oberkessels D in Verbindung steht und dadurch als Luftschleuse functionirt. Nun ist a das Saugrohr des Pumpwerkes, b das Speiserohr nach dem Kraftsammler und c das Zuleitungsrohr nach dem Arbeitscylinder des Hebewerkes.

Textabbildung Bd. 300, S. 79

Wasserstandsgläser nop und Manometer N vervollständigen diese Anlage.

C. Hoppe's Lastenaufzüge mit directem Kolbenbetrieb.

Zweifellos Sind die direct wirkenden hydraulischen Aufzüge in Bezug auf Betriebs- und Unfallsicherheit gegenüber den anderen Systemen unübertroffen, weshalb bei diesen Fang- und Bremsvorrichtungen in Wegfall kommen können. Dagegen muss bei diesen Hebewerken Vorsorge gegen ein zu rasches Niedergehen der Fahrbühne bei eingetretenem Rohrbruch bezieh. gegen ein Abheben der Fahrbühne durch das Gegengewicht getroffen sein. Trotzdem diese Bedingungen leicht Erfüllung finden können, so stehen der Anwendung dieser directen Kolbenaufzüge jedoch die Schwierigkeiten der Beschaffung des Kraftwassers hinderlich entgegen, die auch an Orten mit städtischen Wasserleitungen wegen der zu erfüllenden Sicherheitsvorschriften nicht leicht zu beheben sind, sofern nicht Vorsorge gegen die durch den raschen Wasserverbrauch eintretenden Wasserschläge getroffen ist, um die Rohrleitungen vor Beschädigungen zu schützen.

Ferner ist noch bei den Fahrstühlen mit directen Taucherkolben die Ausgleichung der todten Last mittels Gegengewichte insofern etwas schwierig, weil bei verschiedener Höhenlage der Auftrieb des Taucherkolbens eine wechselnde Grösse besitzt und die übliche Ausgleichung mittels schwerer Hängeketten manche Unzuträglichkeiten im Gefolge hat.

Mit den von der Maschinenbauanstalt C. Hoppe in Berlin gebauten und entsprechend mit Kraftsammlern ausgerüsteten Fahrstühlen mit directem Kolbenbetrieb werden alle diese vorher angeführten Schwierigkeiten in einfacher Weise überwunden und die Aufstellung solcher Hebewerke an Orten mit oder ohne Anschluss an die allgemeine Wasserleitung möglich gemacht.

Bevor auf diese neueren Hoppe'schen Fahrstühle eingegangen wird, mögen vorher die älteren Anordnungen eine knappe Berücksichtigung finden.

Bei dem Fahrstuhle Fig. 16 dient nach Glaser's Annalen, 1894 Bd. 34 S. 130, zum Betriebe desselben ein offener Wasserhochbehälter d mit der Druckhöhe H für die Hochstellung des Fahrstuhles a. In der Tief läge desselben kommt zu der früheren Druckhöhe H noch die Hubhöhe h hinzu. Da aber in der Tieflage des Fahrstuhles a die Eintauchtiefe des Kolbens b, mithin der Auftrieb am grössten ist, so wird der grössten Kraftstärke (H + h) die kleinere todte Last auch dann entgegenstehen, wenn ein einfaches constantes Gegengewicht für den Fahrstuhl vorhanden ist.

In Fig. 17 ist ein Fahrstuhl P mit einer über Rollen geführten Ausgleichskette K gezeigt, mit welcher der durch den veränderlichen Auftrieb des Kolbens bedingten Aenderung des Widerstandes der todten Last entgegengewirkt wird. Ist F der Kolbenquerschnitt, K das Ketten- und P das Ladegewicht, so wird in der Tieflage

(H + h) . F = P + K

und in der Hochstellung

H . F = P – K

sein, woraus

h . F = 2K

also

als Kettengewicht folgt.

Diese schweren Ketten hängen immer über dem Fahrstuhl und fallen bei einer eintretenden Loslösung des Gegengewichts auf das Dach des Fahrstuhles, wodurch dieser äusserster Gefährdung ausgesetzt ist.

Textabbildung Bd. 300, S. 79

Wenn aber der Tragkolben als Hohlröhre und mit Scheibenkolben ausgeführt wird, wenn ferner dieser innere Hohlraum von einem in der Flurebene vorhandenen Nebenbehälter i (Fig. 18 und 19) durch die Rohre g . h gefüllt und entleert werden kann, wozu Oeffnungen in der Nähe oberhalb des Scheibenkolbens d dienen, so findet eine fast vollständige Ausgleichung der Auftriebkraft statt. Ist h1 die Wassersäule im Behälter i, in der Höchststellung des Scheibenkolbens d von der Fläche F, dessen Kolbenstange eine innere Höhlung f hat, und ist ferner die todte Last von Kolbenstange und Fahrgehäuse durch das Gegengewicht b ausgeglichen, so werden bei einem Ladegewicht P und einer wirkenden Wassersäule (H + h) in der Tieflage und von H in der Hochstellung des Fahrstuhles die folgenden Beziehungen

(H + h) . F = P + (h + h1) . (F – f)

und

H . F = P + h1 . (F – f)

obwalten.

Da in der Wirklichkeit h1 etwa bloss 0,5 m und |80| (Ff) ∾ F ist, so folgt eine fast vollständige Ausgleichung und eine gleichmässige Fahrgeschwindigkeit.

Sollen z.B. bei einem Fahrstuhl von P1 = 1200 k Ladegewicht und p = 300 k nicht ausgeglichenem Eigengewicht, also P = 1500 k Lastgewicht, bei einer Hubhöhe von h = 16 m und bei einer Wasserpressung von 3 at oder H =30 m entsprechender Wassersäule, 30 Hübe in der Stunde gemacht werden, wobei im Kraftsammler ein Druckunterschied von 0,75 at für jeden Aufhub angenommen wird, so muss der Tragkolben einen Querschnitt von 1500 : 3 = 500 qc oder d = 25,2 cm Durchmesser bezieh. abgerundet d = 26 cm entsprechend 531 qc Querschnitt erhalten, woraus für h = 16 m Hub eine Wassermenge von q = 5,31 . 16,10 = 850 l folgt.

Bei einem Durchmesser D = 2m und einer gleichen Höhe des cylindrischen Kraftsammlers wird der Gesammtinhalt V = 3,14 . 2 = 6,28 cbm betragen, während der Luftinhalt V1 bei Beginn des Hubes und V2 = (V1 + q) am Ende desselben ist. Da nun die Spannung am Anfange p1 = 3 k/qc und am Hubende p2 = (3 – 0,75) = 2,25 k/qc betragen soll, so folgt nach dem Mariotte'schen Gesetz:

und da V2 = (V1 + q) ist, so wird

sein, woraus

folgt.

Da aber q = 0,85 cbm und (p1 : p2) (3 : 2,25) = 1,3 ist, so wird

V1 = (0,85 : 0,3) = 2,8 cbm

und

V2 = (V1 + q) = (2,8 + 0,85) = 3,65 cbm

sein, so dass (V – V2) = (6,28 – 3,65) = 2,63 cbm Wasser im Kraftbehälter zurückbleiben.

Weil ferner die mittlere wirksame Wasserpressung (3 + 2,25) : 2 = 2,63 k/qc oder die Wassersäule s = 26,3 m ist, so wird die mittlere dementsprechende Wassergeschwindigkeit

so dass der Querschnitt des Zulaufrohres, wenn der Fahrstuhl mit v = 1 m/Sec. Geschwindigkeit fährt, also t = 16 Secunden für die Auffahrt gebraucht, also

(q : 16) = 850 : 16 = 53 l/Sec.

verbraucht werden,

folgt, so dass demgemäss für den Durchmesser d = 56 mm benöthigt sind.

Bei der in Fig. 18 und 19 gezeichneten Fahrstuhlanlage, welche von C. Hoppe, Maschinenbauanstalt in Berlin, für verschiedene Betriebe zur Lasten- und Personenbeförderung ausgeführt wird, liefert die städtische Wasserleitung durch Vermittelung eines Hoppe'schen Kraftsammlers das Presswasser.

An den durch ein Gegengewicht b entlasteten Fahrstuhl a ist derselbe gegen Abheben gesichert an den Rohrkolben c derart angeschlossen, dass dieser letztere zum Zwecke des Ersatzes der Kolbenliderung d nach Lösung der Verbindung durch das Fahrgehäuse a gezogen werden kann.

Es wird daher ferner der Arbeitscylinder e, an dem ein seitlicher Kanal f angegossen ist, vollständig ausgebohrt sein müssen, so dass nunmehr der Scheibenkolben d zum kraftaufnehmenden Theil gemacht ist. Die dünnwandige hohle Kolbenstange c besitzt ferner knapp über dem Scheibenkolben d mehrere kleine Fensteröffnungen, durch welche Wasser in den Hohlraum des Kolbenstangenrohres je nach dem Höhenstande ein- und austreten kann.

Textabbildung Bd. 300, S. 80

Dieses in dem Ringraume zwischen Cylinder e und dem etwas im Durchmesser kleineren Kolbenstangenrohre c befindliche Wasser wird durch Zweigrohrleitungen g und h von einem seitlichen Behälter i geliefert, welcher in der Flurebene liegt. Wie bereits erwähnt, wird in der Tieflage des Arbeitskolbens d das von der Hochlage des Kraftsammlers k herrührende Nutzgefälle h durch das über dem Scheibenbehälter i gelieferte Oberwasser fast vollständig ausgeglichen. Diese Ausgleichung wird auch für jede Zwischenhöhe erfolgen, sobald das im inneren Hohlraum der Kolbenstange befindliche Wasser durch die untere Fensteröffnung rechtzeitig austreten kann. Zur Erleichterung dieser Wassercirculation ist der obere Cylinderkopf birnenartig erweitert, während ein Luftventil am oberen freien Theil des Tragkolbens c vorhanden sein wird. Bei Personenfahrstühlen ist ferner die Sicherheitseinrichtung getroffen, dass die Steuerung des Vertheilungsschiebers l durch die lothrechte Steuerstange m nur von der Plattform des Fahrgehäuses bei verschlossenen Thüren statthaben kann.

Durch diese sinnreichen Einrichtungen werden nicht nur die schweren Ausgleichketten, sondern auch Geschwindigkeitsregulatoren entbehrlich, weil durch die nahezu gleichbleibende Spannung des Betriebswassers auch eine gleichförmige Fahrgeschwindigkeit erhältlich wird.

R. Zollinger's hydraulisches Hebewerk für 100 t Kraftstärke.

Zum Heben schwerer Lasten leisten die bekannten tragbaren Hebezeuge mit Druckwasserbetrieb ganz vorzügliche |81| Dienste, besonders dann, wenn sie eine zweckentsprechende Ausgestaltung erhalten. In den folgenden Fig. 20 bis 22 ist eine solche Presse von 120 mm Durchmesser des Tragkolbens und 18 mm Durchmesser des Pumpenkolbens nach Uhland's Maschinenconstructeur, 1894 Bd. 27 S. 127, vorgeführt. Bei derselben ist das geschlossene Gehäuse d für die Pressflüssigkeit seitlich an den Cylinder a angegossen, dessen Kolben b an acht Rippen c eine sichere Längsführung erhält. Das aus dem Cylinder e mit Saug- und Druckventilen f und g (Fig. 22) ausgerüstete Pumpwerk wird durch einen Handschwinghebel bethätigt, dessen Welle mittels eines Daumens k in die Kolbenstange h eingreift, welche im Verschlussdeckel l sich führt. Um den Tragkolben niederzustellen, wird das Verschlussventil m geöffnet, dagegen dienen die Handöfen n zum Weitertransport der Hebevorrichtung.

Textabbildung Bd. 300, S. 81

Rowan's hydraulischer Hebebock (Fig. 23) für 4 t Kraftstärke.

Textabbildung Bd. 300, S. 81

Bei diesem Hebewerk ist die Presspumpe senkrecht angeordnet und im Boden des am Cylinder a angegossenen Gehäuses e eingeschraubt, während der obere Verschlussdeckel b zur Führung der Kolbenstange f herangezogen ist. Saug- und Druckventile, sowie eine Absperrschraube m vervollständigen die zum Heben des Tragkolbens h erforderlichen Einrichtungen. (Uhland's Rundschau, 1894 Bd. 8 S. 151.)

(Fortsetzung folgt.)

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