Titel: Neuere Pumpen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1896, Band 302 (S. 104–110)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj302/ar302020

Neuere Pumpen.

Mit Abbildungen.

Im Laufe der letzten Jahre haben die zum Fördern von Flüssigkeiten aller Art dienenden Pumpmaschinen, insbesondere die zur Wasserversorgung von Städten u.s.w. dienenden Wasserwerkspumpen, wie auch die zum Fördern von Grubenwässern nothwendigen Wasserhaltungsmaschinen verschiedene Verbesserungen erfahren, die sich zumeist auf Mittel zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit, Oekonomie und Sicherheit des Betreibens derartiger Maschinen beziehen.

The Engineer vom 8. September 1893 veröffentlicht S. 239 ff. einen Vortrag, welchen J. W. Dean über die fortschreitende Entwickelung grösserer amerikanischer Pumpmaschinen im Juni 1893 auf der Jahresversammlung der Mitglieder der New England Waterworks Association in Worcester gehalten hat.

Die hier zunächst folgenden Angaben sind unter Einschaltung weiterer ausführlicherer Mittheilungen über einzelne Pumpmaschinen und deren Betriebsergebnisse dem genannten Vortrage auszüglich entnommen.

Die alten Cornish-Maschinen (seit dem Anfange dieses Jahrhunderts in Cornwall angewandte einfach wirkende Wasserhaltungsmaschinen), die sich bekanntlich seiner Zeit durch gute Ausnutzung des Dampfes auszeichneten, erreichten den höchsten Grad der Vollkommenheit mit 36580 mt auf 100 k (120 Millionen Fuss-Pfund auf 100 Pfund) verbrannter Kohle. Diese Leistung soll in der That im J. 1840 von einer Wasserhaltungsmaschine der Fowey Consols-Gruben in Cornwall mit 2,032 m Cylinderdurchmesser und 3,150 m Kolbenhub bei 0,88 at Dampfspannung erreicht worden sein (!).

Zu bemerken ist, dass der Cylinder der mit Expansion des Dampfes auf dem letzten Theile des Kolbenhubes arbeitenden Maschine behufs möglichster Kohlenersparniss von einem Dampfmantel umgeben war. Um die durch Innencondensation des Dampfes im Cylinder herbeigeführten Verluste möglichst herabzuziehen, arbeiteten derartige Maschinen trotz der enormen Gewichte der auf und ab bewegten Theile mit Kolbengeschwindigkeiten bis zu 2,54 m in der Secunde. Selbstverständlich wurden die höchsten Leistungen nur in den ersten Monaten nach Inbetriebsetzung der Maschinen erzielt, derart, dass, während zum Beispiel die Leistung bei der vorgenannten Maschine zuerst 120 Millionen Fuss-Pfund betrug, dieselbe nach 2 Jahren auf 77 Millionen Fuss-Pfund zurückging. Die durchschnittlichen Leistungen der Cornish-Maschinen im J. 1840 können nicht höher als ungefähr 55 Millionen Fuss-Pfund für 100 Pfund verbrannte Kohle angenommen werden.

Bis zum Jahre 1873 stellten sich die Durchschnittsleistungen grösserer Pumpmaschinen in Nordamerika auf ungefähr 60 Millionen Fuss-Pfund; diese Leistungen wurden indess im Juli des genannten Jahres von der sogen. Morris-Maschine in Lowell, Mass., weit übertroffen. Diese nach dem Verbundsystem arbeitende Balanciermaschine, Type Simpson, förderte 5 Millionen Gallonen Wasser in 24 Stunden und leistete bei den Versuchen, welche von Hoadley, Francis und Worthen angestellt wurden, 93002272 Fuss-Pfund auf 100 Pfund verbrannte Kohle.

Um dieselbe Zeit gelangten die wagerechten Verbund-Duplexpumpen von Worthington zu immer grösserem Ansehen und verdrängten in vielen Betrieben die bisherigen Pumpensysteme.

Die erste grössere Pumpmaschine nach Worthington's Bauart wurde im J. 1864 für die Wasserwerke in Charlestown, Mass., eine zweite im J. 1866 geliefert. Beide Maschinen sind noch heutigen Tages in Betrieb. Die Dampfcylinder haben 635 bezieh. 1092 mm Durchmesser für 1219 mm Kolbenhub, die Plunger der Pumpen 559 mm Durchmesser. Das Druckrohr ist 762 mm weit.

Verbesserungen an der Morris-Pumpmaschine – in einer zweckmässigeren Aufstellung der beiden Dampfcylinder bestehend – führte E. D. Leavitt in Cambridge, Mass., aus. Während sich die beiden Dampfcylinder bisher unter dem einen, die Pumpe und das Schwungrad unter dem anderen Ende des Balanciers befanden, derart, dass, da die Bewegung der beiden Arbeitskolben in demselben Sinne erfolgte, der Abdampf aus dem Hochdruckcylinder nach dem jedesmal entgegengesetzten Ende des Niederdruckcylinders strömen musste, verband Leavitt die Kolben der unter dem Mittel des Balanciers gelagerten Dampfcylinder mit auf verschiedenen Seiten der Drehachse des letzteren liegenden Punkten desselben, so dass der Abdampf des Hochdruckcylinders auf directerem Wege als bisher in den Niederdruckcylinder gelangen konnte. Länge und Volumen der von einem zum anderen Cylinder führenden Dampfleitungen verringerten sich hiermit ganz erheblich, zumal noch erstere durch nach aufwärts gerichtete Schrägstellung so nahe als möglich an einander gelegt wurden. Wesentliche Verbesserungen erfuhren auch die Steuerorgane der Dampfcylinder.

Eine in Lynn aufgestellte Pumpmaschine, System Leavitt, erreichte bei Versuchen, welche im December 1873 von Worthen, Hoadley, Kirkwood und Davis angestellt wurden, eine Leistung von 103923215 Fuss-Pfund auf. 100 Pfund Kohle. Später erbaute Pumpmaschinen desselben Systems haben nach weiterer Vervollkommnung der Einzeltheile, namentlich auch der Dampfkessel, diese Leistung übertroffen. So berichten Engineering News vom 5. September 1878 über eine Leavitt-Pumpmaschine in Lawrence, deren Leistung bei officiellen Versuchen von Worthen, Hoadley und Davis vom 2. bis 6. Mai 1876 nur 96186979 Fuss-Pfund, nach Vornahme einiger Aenderungen |105| an den Pumpen und erhöhter Leistungsfähigkeit der Kessel aber bei Versuchen, welche R. H. Buel im Juli 1879 anstellte, 111548925 Puss-Pfund betrug.

Leavitt änderte dann den bisherigen Entwurf seiner Pumpmaschine dahin ab, dass, indem er die neben einander liegenden Cylinder sammt Steuerungstheilen auf gusseiserne, mit Consolen versehene Rahmen legte, die von kräftigen Säulen getragen werden, ferner die Hauptwelle und den Balancier in Lagern der unten liegenden Sohlplatte führte, eine gegen die frühere Anordnung umgekehrte Maschine entstand. An Stelle einer einzigen Pumpe mit einer nur geringen Anzahl verhältnissmässig grosser Ventile kamen zwei Pumpen mit einer grossen Menge kleiner Ventile zur Verwendung. Die Cylinder wurden so nahe wie möglich an einander gelegt, doch wegen grösserer Einfachheit nur der Hochdruckcylinder geneigt aufgestellt. Eine derartige Pumpe diente für die ursprüngliche Wasserversorgung der zu den Calumet- und Hecla-Kupfergruben am Oberen See (Nordamerika) gehörigen Pochwerke. (Eine Abbildung dieser Maschine findet sich in der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1893 S. 1316.) Der Hochdruckcylinder hat 445, der Niederdruckcylinder 914 mm Durchmesser für 1524 mm gemeinschaftlichen Kolbenhub. Die grösste Geschwindigkeit der Pumpenplunger beträgt 1,676 m in der Secunde. Die Maschine läuft ununterbrochen 24 Stunden an jedem Arbeitstage der Woche und gilt als eine der besten sowohl geräuschlos, wie auch ökonomisch arbeitenden Pumpmaschinen Nordamerikas.

Die einfach wirkenden Saug- und doppelt wirkenden Druckpumpen haben Differentialplunger. Zur Steuerung dienen 72 Saug- und die gleiche Anzahl Druckventile von je 133 mm Durchmesser bei 76 mm grösster Erhebung.

Eine andere Leavitt-Maschine, deren beide, von Dampfmänteln umgebene Cylinder senkrecht aufgestellt sind und mit einem zwischenliegenden Receiver zum Trocknen des aus dem Hochdruckcylinder strömenden Abdampfes in Verbindung stehen, dient zum Fortschaffen von Abwässern der Stadt Boston (Engineering News vom 8. Mai 1880).

Die Maschine braucht nur 6,35 k Dampf für 1 indicirte und Stunde.

Beachtung verdient ferner die Leavitt-Pumpmaschine der Louisville Water Company in Louisville, Ky., mit einer Fördermenge von 16 Millionen Gallonen Wasser in 24 Stunden. Die Maschine hat Dampfcylinder von 686 bezieh. 1372 mm Durchmesser für 3048 mm Kolbenhub und läuft bei 181 minutlichen Umdrehungen mit einer Kolbengeschwindigkeit von 1,828 m in der Secunde. Die beiden Differentialplunger sind mit dem Balancier derart verbunden, dass ihre Geschwindigkeit bei 2286 mm Hub annähernd 1,372 m in der Secunde beträgt. Die Maschine arbeitet mit Kesseldampf von 9,85 at (140 Pfund auf 1 Quadratzoll) Spannung, und zwar noch etwas ökonomischer als die vorgenannte Maschine.

Da der Wasserstand des Ohioflusses sehr veränderlich ist und um etwa 15 m wechselt, wurde die Maschine entsprechend hoch aufgestellt, während die Pumpen sich dem Unter Wasserspiegel nähern. Jede Pumpe ist etwa 18,6 m lang und jeder Plunger hat bei 2,440 m Durchmesser eine Länge von 11,2 m. Die Anzahl der Saugventile jeder Pumpe beträgt 143, diejenige der Druckventile 124.

Das Gesammtgewicht der Maschine stellt sich auf 800 t. Die Louisville-Maschine war die letzte nach dem Verbundsystem erbaute Leavitt-Pumpmaschine.

Die folgende grosse Pumpmaschine mit einer Höchstleistung von 60 Millionen Gallonen Wasser in 24 Stunden wurde im J. 1891 für die Wasserversorgung der Stampfmühlen der Calumet- und Hecla-Gruben erbaut. Die Maschine ist eine stehende Dreifach-Verbundmaschine mit Hoch- und Mitteldruckcylinder an einem, dem Niederdruckcylinder am zweiten Balancier. Die Cylinder haben 457 bezieh. 705 bezieh. 1219 mm Durchmesser für 2286 mm Kolbenhub. Die Umdrehungszahl beträgt bei der angegebenen Höchstleistung 30 in der Minute, entsprechend einer Kolbengeschwindigkeit von 2,286 m in der Secunde. Nachdem wurde eine Dreifach-Verbundpumpmaschine, System Leavitt, für das Wasserwerk der Stadt Boston mit einer Leistungsfähigkeit von 20 Millionen Gallonen Wasser in 24 Stunden geliefert. Diese Maschine ist 1895 296 * 175 eingehender beschrieben.

Die von George H. Corliss in den Werkstätten zu Providence erbauten Pumpmaschinen haben ebenfalls dazu beigetragen, die Entwickelung dieser Maschinen günstig zu beeinflussen.

Die im J. 1878 in Providence und Pawtucket aufgestellten Maschinen arbeiten nach dem Verbundsystem mit neben einander liegenden, mit dem Pumpenkolben direct gekuppelten Cylindern von 381 bezieh. 762 mm Durchmesser für 762 mm Kolbenhub. Die Umdrehungszahl beträgt durchschnittlich 49 in der Minute. Versuche, welche an der Pawtucket-Maschine im October 1878 von Walter H. Sears und Isaac N. Scott angestellt wurden, ergaben in 24 Stunden eine mittlere Leistung von 133522060 Fuss-Pfund auf 100 Pfund Kohle, eine Leistung, wie sie bisher noch von keiner derartigen Maschine erreicht worden war. Die doppelt wirkenden Plungerkolben haben 267 mm Durchmesser und 762 mm Hub.

Die Bewegungsübertragung auf das oben liegende Schwungrad erfolgt durch Zwischenhebel und Kurbel.

Im J. 1881 stellte Corliss zwei Verbund-Balanciermaschinen für 9 Millionen Gallonen Lieferung und eine Leistung von 100 Millionen Fuss-Pfund auf 100 Pfund Kohle in der Pettaconset-Pumpstation zu Providence auf. Die Maschinen haben einen Hochdruckcylinder von 457 mm Durchmesser unter dem einen und einen Niederdruckcylinder von 915 mm Durchmesser unter dem anderen Balancier; der gemeinschaftliche Kolbenhub beträgt 1829 mm. Jeder Cylinder betreibt zwei einfach wirkende Plungerpumpen von 483 mm Durchmesser und 854 mm Hub; dieselben haben, gleichwie bei der Pawtucket-Maschine, Bronzeventile von 57 mm Durchmesser und 6,3 mm Hub. Die Durchschnittsleistung der Maschine betrug während eines 1jährigen Betriebes 106048000 Fuss-Pfund und stellte sich bei einem Dauerversuch von 6 Tagen à 12 Stunden auf 113271000 Fuss-Pfund für 100 Pfund Kohlen einschliesslich des Heizverbrauches. Die Druckhöhe beträgt bei dieser Maschine 914 m.

Eine zweite für das Wasserwerk in Pawtucket gelieferte Pumpmaschine war grösstentheils der ersten Maschine nachgebildet.

Damit beendete der auch im Bau grösserer Pumpmaschinen bahnbrechende Constructeur die Arbeiten auf diesem Gebiete.

Unter den Schwungradpumpmaschinen verdient ferner |106| die in Amerika weit verbreitete Gaskill-Pumpe der Holly Mfg. Co. in Lockport, N. Y., wegen ihrer enormen Leistungsfähigkeit Erwähnung.

Wie Stahl und Eisen vom 15. April 1894 berichtet, trat die von dem Vicepräsidenten der Holly Mfg. Co., H. F. Gaskill, construirte Maschine in den Wettbewerb mit anderen Maschinen ein und siegte in demselben. Die Anforderungen, welche an diese Pumpe gestellt wurden, waren folgende:

Die Maschine sollte in 24 Stunden bei 18 minutlichen Umdrehungen 4 Millionen Gallonen = 15140 cbm bei einem Wasserdruck von 5,625 k/qc fördern, ohne irgend welche Betriebsstörungen auf 30 minutliche Umdrehungen gebracht werden und ferner bei einem Maximaldruck von 9,84 k/qc noch arbeiten können, um bei Feuersbrünsten eine genügende Druckhöhe des Wassers zu liefern. Endlich sollte die Maschine eine Maximalleistung von 80 Millionen Fuss-Pfund auf je 100 Pfund (24387 mt auf 100 k) verbrannte beste Kohle bezieh. eine mittlere tägliche Leistung von 65 Millionen Fuss-Pfund (8986 mt) mit guter Anthracitkohle besitzen.

Zwei von den Professoren D. M. Greene und Chas. T. Porter nach der im J. 1882 erfolgten Inbetriebsetzung der Maschine vorgenommene Versuche ergaben nicht nur die Erfüllung der geforderten Bedingungen, sondern bewiesen, dass die Maschine dieselben noch weit übertraf, indem die Leistung bei dem ersten Versuche 112 Millionen Fuss-Pfund, bei dem zweiten Versuche 103 Millionen Fuss-Pfund auf 100 Pfund verbrannte Kohle betrug. Einen Beweis dafür, dass diese Leistung nicht etwa bei forcirtem Betrieb erreicht wurde, sondern der mittleren Jahresleistung entspricht, gibt die folgende Zusammenstellung, wonach die mittleren Leistungen, auf 100 Pfund verbrannte Kohle bezogen, sich für das Jahr 1884 auf 105,42 Millionen, 1885 auf 101,70 Millionen, 1886 auf 105,94 Millionen, 1887 auf 106,31 Millionen oder im Mittel auf 104,84 Millionen Fuss-Pfund = 32000 mt belief, also die contractliche Leistung um fast 33 Proc. übertraf.

Das Eigenartige der Pumpe liegt in der Anordnung der Dampfcylinder über einander, der Kraftübertragung vom oberen Cylinder auf die Pumpe durch eine Schwinge, der hohen Lage des Schwungrades über den Pumpencylindern, der Steuerung des Dampfcylinders und der gedrängten Bauart der Maschine.

Die Kolbenstange des oberen Cylinders wirkt zunächst auf eine Koppel, welche am oberen Ende einer Schwinge befestigt ist, an welchem auch die Pleuelstange angreift. Das untere Ende der Schwinge ist mittels einer zweiten Koppel mit dem Kreuzkopfe des Niederdruckcylinders verbunden, an welchem die beiden Kolbenstangen des grossen Kolbens befestigt sind, während die Kolbenstange der doppelt wirkenden Plungerpumpe mittels der an der Koppel seitlich vorbeigeführten verlängerten Kolbenstangen und einer die beiden wieder verbindenden Traverse angetrieben wird. Die Kreuzköpfe der beiden Cylinder sind über bezieh. unter der Cylinderachse an prismatischen Stangen geführt, welche einerseits an den Cylindern, andererseits an den die Drehachse der Schwingen tragenden Böcken befestigt sind.

Die Steuerung der beiden Cylinder erfolgt von je einer längs der Maschinenachse zwischen beiden Maschinen liegenden Welle aus. Die Dampfeinströmung in den Hochdruckcylinder wird durch Ventile, die Ueberströmung in den Niederdruckcylinder und Ausströmung durch Gitterschieber bewirkt, derart, dass die Füllungen im Hochdruckcylinder veränderlich gemacht werden können. Zu dem Zwecke ist das zur Steuerung jedes Einlassventils dienende Excenter von einem Ringe umgeben, der auf der linken Seite an einer zur Hebung des Ventils angeordneten Zugstange angreift, während er auf der anderen Seite in eine mit gehärteter Stahlplatte armirte Klinke endigt, welche sich bei einer bestimmten Kolbenstellung auf einen mittels Zugstange verstellbaren, am oberen Ende gleichfalls mit einer gehärteten Stahlplatte armirten Hebel auflegt, worauf sich das Ventil öffnet und bei einer, je nach der Stellung dieses Hebels veränderlichen Kolbenstellung abschnappt, wodurch der Abschluss des Ventils bewirkt wird.

Die Pumpe hat eine grosse Anzahl kleiner Ventile von 8 mm Hubhöhe; dieselben sind auf je einer wagerechten Scheidewand zwischen dem Saug- bezieh. Druckventilkasten und dem Cylinder angeordnet. Die Zahl der Saugventile jedes Pumpencylinders beträgt 168, die der Druckventile ebenso viel, so dass 336 Ventile in jedem Pumpencylinder, zusammen demnach 672 Ventile von gleicher Form und Grösse in der ganzen Maschine vorhanden sind.

Die Ventilsitze werden mit den Ventilen zusammen in die Maschine eingeschraubt. Als Ventile dienen, wie Fig. 1 ersichtlich, ½zöllige Gummischeiben, welche oberhalb mit einer aus Rothguss hergestellten Kapsel armirt sind, welche beim Aufschlage des Ventils gegen die durch drei Rippen gehaltene Führung des Ventilstiftes anschlägt. Der Ventilstift ist von unten durch die Gummiplatte gesteckt und trägt am unteren Ende eine Spitze, welche bei gehobenem Ventil ein Vertheilen und Umbiegen der Wasserfäden bewirkt und dadurch den Durchgang des Wassers durch die Ventile erleichtert.

Textabbildung Bd. 302, S. 106

Das Verhältniss des gesammten freien Ventildurchgangsquerschnittes zum Kolbenquerschnitt beträgt 1 : 3,2, woraus sich bei einer, 18 minutlichen Umdrehungen entsprechenden Kolbengeschwindigkeit

eine Wassergeschwindigkeit von 1,751 m ergibt.

Die Kurbeln der beiden Maschinen sind um 90° gegen einander verstellt.

Ueber einen mit grosser Sorgfalt ausgeführten Leistungsversuch einer in der Spring-Garden-Pumpstation zu Philadelphia, Pa., aufgestellten Gaskill-Pumpe, welche eine tägliche Leistung von 20 Millionen U. S.-Gallonen = 75700 cbm besitzt oder eine secundliche Wassermenge von 0,876 cbm liefert, ist Folgendes zu berichten.

Die Maschine war im J. 1887 gebaut und wurde vom 29. bis 30. November desselben Jahres einem 24stündigen Versuch unterworfen.

Die Hauptabmessungen der Maschine waren folgende:

Durchmesser des Hochdruckcylinders 845 mm
Niederdruckcylinders 1690 mm
Plungerkolbens 914 mm
Gemeinschaftlicher Hub aller Kolben 1219 mm

Die zur Berechnung der Gesammtleistung erforderlichen |107| Werthe setzen sich aus den berechneten und beobachteten Werthen zusammen, von denen die wichtigsten angeführt sein mögen.

Inhalt des kleinen Cylinders (einschl. schädl.
Raum)

0,684

cbm
Inhalt des grossen Cylinders (einschl. schädl.
Raum)

2,741

cbm
Gesammtinhalt beider Cylinder (einschl. schädl.
Raum)

3,425

cbm
Verhältniss des grossen zum kleinen Cylinder 4,01
Admissionsvolumen (aus den Diagrammen
berechnet)

0,2294

cbm
Gesammtexpansion (aus den Drücken be-
rechnet)

12,44

fach
Gesammtexpansion (aus den Volumen be-
rechnet)

12,80

fach
Inhalt des theoretischen Diagramms 422,24 qc
„ „ wirklichen „ 342,95 qc
Verhältniss des letzteren zum ersteren 0,8122
Indicirte Leistung 783,52
Stündliche, aus den Diagrammen berechnete
Dampfmenge (einschl. Wassermantel)

4330,8

k
Aus den Diagrammen berechnete Dampfmenge
für 1 ind. Std.- (einschl. Wassermantel)

5,606

k
Im Kessel verdampfte Wassermenge für
1 ind. Std.- (einschl. Wassermantel)

6,78

k
Verhältniss der ersteren zur letzteren Wasser-
menge

0,82
Gesammte gewogene Dampfmenge für die
Speisung der Wassermäntel in 24 Stunden

11918,2

k

Um den Feuchtigkeitsgehalt des Dampfes zu messen, wurden in Zwischenräumen von etwa 2 Stunden im Ganzen elf calorimetrische Untersuchungen angestellt, deren Mittelwerthe in der folgenden Tabelle zusammengestellt sind

Wassergewicht im Calorimeter 90,72 k
Condensirtes Dampfgewicht 4,563 k
Anfangstemperatur des Wassers 14,1° C.
Endtemperatur des Wassers 49,53° C.
Temperaturerhöhung 25,43° at
Absoluter Dampfdruck 7,574
Latente Wärme eines gesättigten Wasser-
dampfes bei dem beobachteten Drucke

878,95

am. W.-E.
Desgl. für 1 k 488,4 k-W.-E.
Latente Wärme nach der Messung 848,974 am. W.-E.
= 471,77 k-W.-E.
Specifische Dampfmenge = 96,5 Proc.
„ Wassermenge 3,5 Proc.

Der Versuch ergab nun folgende Leistung:

Gesammttourenzahl 26010
Minutliche Tourenzahl 18,063
Gesammte geförderte Wassermenge in
24 Stunden 21264341,5 U. S.-Gallonen

= 80484 cbm.

Die garantirte Leistung betrug 20 Millionen Gallonen bei 17,5 minutlichen Umdrehungen. Bei der vorgeschriebenen Tourenzahl berechnet sich die obige Leistung zu 20,6024 Millionen Gallonen, so dass die Maschine etwa 3 Proc. mehr leistete, als gefordert war.

Die Leistung auf 100 Pfund verbrannte Kohlen bezogen, betrug bei dem Versuche 125,023 Millionen Fuss-Pfund, während nur 110 Millionen Fuss-Pfund im Contract ausbedungen waren, was einer Mehrleistung von beinahe 14 Proc. entspricht.

Auch in stehender Anordnung wird die Gaskill-Pumpe ausgeführt.

Die Plungerpumpen einer solchen, Fig. 2 ersichtlichen Maschine sind sämmtlich einfach wirkend und direct unter den Dampfcylindern angeordnet, deren Steuerung durch Rundschieber bewirkt wird. Pumpen dieser Art finden sich z.B. in Frankfort (Ky.), Kalamazao (Mich.), Columbus (Ohio) und anderen Städten.

Die Anordnung und Construction der Ventile ist dieselbe wie bei den liegenden Pumpen, nur sind die Ventilkästen seitlich von den Pumpencylindern angebracht.

Eine in neuerer Zeit eingeführte Schwungradpumpmaschine ist auch diejenige der Geo F. Blake Manufacturing Company in New York. Die ebenfalls mit Verbundwirkung arbeitende Maschine besitzt die bereits 1895 296 * 177 ersichtliche Construction, während über Dauerversuche, welche Prof. J. Galbraith in Toronto, Canada, an einer derartigen, für die Esplanada-Pumpstation der Stadt Toronto erbauten Maschine anstellte, 1896 300 55 berichtet wurde.

Textabbildung Bd. 302, S. 107

Zu den wichtigsten und bemerkenswerthesten Verbesserungen, welche Pumpmaschinen im Laufe der Zeit überhaupt erfahren haben, dürfte die Einführung mehrfacher und weitgehender Expansion des Dampfes von hoher Spannung, sowie diejenige von Kraftausgleichern an den nach ihrem Erfinder benannten Worthington-Pumpen anzusehen sein. Hierdurch wurden diese Pumpen den Schwungradpumpen namentlich in ökonomischer Hinsicht vollständig ebenbürtig und gelangten, da sie neben anderen Vorzügen zu ihrer Aufstellung auch nur einen geringen Raum erforderten, zu immer grösserer Verbreitung.

Wir haben in früheren Berichten mehrfach derartige grössere direct wirkende Pumpmaschinen besprochen und verweisen namentlich auf diejenigen der Weltausstellung zu Chicago, deren verschiedenartige Constructionen 1895 296 * 151 u. ff. zu entnehmen sind.

Besonderes Interesse bieten schliesslich noch die neueren Dreifach-Expansionspumpmaschinen der Edw. P. Allis Co. in Milwaukee.

Diese Maschinen haben drei einfach wirkende Plungerpumpen, welche von um 120° gegenseitig versetzten Kurbeln derart bethätigt werden, dass ein beständiger Wasserauslauf stattfindet. Die mit Dampfmantel umgebenen Cylinder arbeiten in der Regel mit Hahnsteuerungen, System Corliss, und veränderlichen Füllungen. Die Füllung des Hochdruckcylinders regelt ein Centrifugalregulator.

Eine der ersten dieser in Milwaukee aufgestellten Maschinen ist insofern bemerkenswerth, als sie mit Dampf von nur 5,6 at Kesselspannung arbeitete. Bei 25½ minutlichen Umdrehungen brauchte die Maschine 6,28 k Speisewasser für 1 indicirte und Stunde; die Leistung betrug 129403204 Fuss-Pfund auf 100 Pfund Kohle. Eine ähnliche |108| Maschine zu St. Paul leistete bei 30,4 minutlichen Umdrehungen 113611037 Fuss-Pfund mit Dampf von 6,3 at Kesselspannung. Eine Maschine derselben Type der Harrisonstreet-Pumpstation zu Chicago ergab bei einem 8 Stunden andauernden Versuch eine Leistung von 140416679 Fuss-Pfund auf 1000 Pfund Dampf und gebrauchte nur 5,75 k Speisewasser für 1 indicirte und Stunde. Die Kesselspannung betrug 8,79 at, die durchschnittliche Umdrehungszahl 16⅔ in der Minute.

Ueber Versuche, welche Prof. Carpenter der Cornell University zu Milwaukee am 25. und 26. März 1893 an einer derartigen Pumpmaschine anstellte, ist Folgendes zu berichten. Die Maschine hatte Cylinder von 711, 1219 und 1828 mm Durchmesser und drei einfach wirkende Plungerpumpen von 813 mm Durchmesser für 1524 mm gemeinschaftlichen Kolbenhub. Die Spannung des Kesseldampfes betrug 8,44 at, die Umdrehungszahl 20⅓ in der Minute. Die Maschine lieferte 18 Millionen Gallonen Wasser in 24 Stunden auf etwa 50 m Höhe und leistete hierbei 143306470 Fuss-Pfund auf 100 Pfund trockene Kohle bezieh. 152448000 Fuss-Pfund auf 1000 Pfund Speisewasser. Die indicirte Leistung betrug 573,87 . An trockenem Dampf wurden 5,3 k für 1 indicirte und Stunde verbraucht. Dieser geringe Dampfverbrauch steht beinahe unerreicht da und dürfte vornehmlich den verhältnissmässig kleinen schädlichen Räumen der Dampfcylinder (1,4, 1,5 und 0,77 Proc. der Volumina des Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruckcylinders), sodann auch den für eine Dreifach-Expansionsmaschine ausserordentlich niedrigen Spannungen des Arbeitsdampfes insofern zuzuschreiben sein, als, da jetzt die Temperaturgefälle in den Cylindern entsprechend kleiner ausfallen, sich auch die Condensationsverluste des Arbeitsdampfes bedeutend verringern.

Aus dem Vorstehenden ist erkennbar, welche Einrichtungen bisher getroffen wurden bezieh. in einem bestimmten Falle anzuordnen sind, um das Güteverhältniss der zum Fördern von Flüssigkeiten dienenden Dampfmaschinen, für sich betrachtet, immer mehr zu steigern.

Es dürfte von Interesse sein, anzufügen, welche Mittel bei den Pumpen zur Erreichung eines gleichen Zweckes bisher in Anwendung gekommen sind. Hier handelt es sich bekanntlich darum, die durch Reibung der Einzeltheile der Maschine, des Wassers in den Leitungen u.s.w. entstehenden Kraftverluste auf einen möglichst geringen Betrag herabzumindern. Geringe Saughöhen, reichliche Abmessungen der Saug- und Druckventile, weite Durchgangsquerschnitte derselben bei geringem Hub u. dgl. dürften auf die Erlangung eines hoben Güteverhältnisses von Einfluss sein. Angestellte Versuche haben ergeben, dass, wenn die Durchflussgeschwindigkeit des Wassers durch Ventile, Kanäle u.s.w. nicht mehr als 1,27 m in der Secunde beträgt, die betreffenden Abmessungen genügen. Plötzliche Richtungsänderungen des Wassers beim Durchfliessen durch die Ventile sollten vermieden, wie auch auftretende Stösse nach Möglichkeit beseitigt werden. Letzteres lässt sich durch Anordnung kleiner Ventile, die vielleicht noch unter Mitwirkung einer Feder schnell auf ihre Sitze zurückgelangen, oder in noch vollkommenerer Weise dadurch erreichen, dass die Ventile, bevor ein Rückströmen der Flüssigkeit eintritt, mittels geeigneter Vorrichtungen zwangläufig geschlossen werden.

Pumpen, welche mit derartig gesteuerten Ventilen – nach Prof. Riedler in Berlin – ausgestattet sind, arbeiten in der That selbst bei grösseren Geschwindigkeiten ohne nennenswerthe Stösse.

Als Verbesserungen, welche an Pumpmaschinen noch zu treffen sind, schlägt Dean am Schlusse des oben erwähnten Vortrages behufs weiterer Betriebsersparnisse unter anderem die Einführung von Dampfkesseln nach Art der Locomotivkessel mit einem Verhältniss der Heizzur Rostfläche wie 75 bis 80 zu 1, einem Ueberdruck des Arbeitsdampfes von über 14 at und künstlichem Luftzug vor, so dass stündlich 30 bis 40 Pfund Kohle auf 1 Quadratfuss Rostfläche verbrannt werden können. Bezüglich der am zweckmässigsten mit nicht zu grossen Geschwindigkeiten laufenden Maschinen wird die Einführung einer vierfachen Expansion des durch abziehende Heizgase überhitzten Dampfes, sowie ferner vorgeschlagen, die Cylinder, wie auch die zwischen denselben liegenden Aufnehmer mit durch Frischdampf gespeisten Mänteln zu versehen und das sich in diesen bildende Condensationswasser in den Kessel zurückzuführen.

Textabbildung Bd. 302, S. 108

Die Verhandlungen des Vereins zur Beförderung des Gewerbefleisses 1894 bringen S. 25 u. ff. eine umfangreiche Abhandlung über amerikanische Wasserhebemaschinen von A. v. Ihring, welcher nachfolgende Mittheilungen über von uns bisher noch nicht gebrachte Pumpen eigenthümlicher Construction entnommen sind.

Bei der Fig. 3 dargestellten Tandem-Verbundpumpe der in Amerika rühmlichst bekannten und ebenso wie die Worthington Co. fast ausschliesslich mit dem Pumpenbau beschäftigten Firma Wilson-Synders Manufacturing Company |109| in Pittsburg, Pa., erfolgt die Steuerung der Grundschieber nach dem Wechselsystem, während der Expansionsschieber jedes Hochdruckcylinders durch einen von der eigenen Kolbenstange bewegten Hebel verschoben wird. Die Maschine ist für eine Leistung von 3 Millionen Gallonen (11355 cbm) in 24 Stunden bei einem Wasserdruck von 14,06 k auf 1 qc und einem Dampfdruck von 8,16 at bestimmt und arbeitet mit ¼ Füllung des Hochdruckcylinders, was einer 10,9fachen Gesammtexpansion entspricht.

Die Hauptabmessungen der Maschine sind folgende:

Hochdruckdampfcylinder 559 mm
Niederdruckdampfcylinder 924 mm
Plungerkolben 432 mm
Gemeinschaftlicher Hub 914 mm
Saugrohrdurchmesser 406 mm
Druckrohrdurchmesser 357 mm

Die Maschine ist mit einer Compensationsvorrichtung versehen, deren Zweck derselbe ist, wie bei derjenigen der Worthington Co. Durch die nach hinten verlängerte Pumpenkolbenstange wird ein Kunstkreuz M bewegt, von welchem zwei in gleich grossen stehenden Cylindern von 305 mm Durchmesser auf und nieder gehende Kolben angetrieben werden. In der in der Abbildung ersichtlichen Mittellage aller Arbeitskolben stehen diese Kolben in gleicher Höhe und es ist der Druck auf beide gleich gross. Beim Anfang des Hubes befindet sich jedoch der rechte Kolben üb, in seiner höchsten, der linke K2 in seiner tiefsten Lage. Die entsprechenden Stellungen der Angriffspunkte der Kolbenstangen S1 und S2 am Kunstkreuz M sind mit den Buchstaben A und D bezeichnet. In der ersten Hälfte des Hubes beschreibt der Punkt A den Weg AB, wobei der Kolben K1 um den senkrechten Abstand beider Punkte von einander nach unten bewegt wird, während der linke Kolben K2 nur um den senkrechten Abstand der Punkte D und E gehoben wird. Dem Unterschied beider Hübe entspricht eine bestimmte, vom Kolben K1 verdrängte Wassermenge, welche durch ein Verbindungsrohr in einen neben den beiden Cylindern stehenden Accumulator geschafft wird und hier in ähnlicher Weise wie bei der Worthington-Ausgleichvorrichtung eine bestimmte Arbeit verrichtet, welche bei dem in der zweiten Hälfte des Hubes erfolgenden rascheren Aufsteigen des linken Kolbens K2 an diesen wieder abgegeben wird.

Eine der stärksten Verbundpumpmaschinen der genannten Firma für einen normalen Betriebsdruck von 1000 Pfund = 70,31 k auf 1 qc bei einer Leistung von 1 Million Gallonen = 3785 cbm in 24 Stunden hat folgende Hauptabmessungen:

Durchmesser der beiden Hochdruckcylinder 660 mm
Niederdruckcylinder 1320 mm
Plungerkolben 254 mm
Gemeinschaftlicher Hub aller Kolben 915 mm

Die Ventile, Ventilkasten, Pumpencylinder, Rohre und Windkessel sind alle kräftig gebaut, vielfach mit Verstärkungsrippen versehen und beide Cylinder der Pumpen noch durch kräftige Verbindungsstücke zusammengehalten.

Auch für stehende Pumpen hat die Wechselsteuerung Anwendung gefunden. Eine derartige Maschine ist im J. 1893 gebaut und für eine Leistung von 3 Millionen Gallonen (11355 cbm) in 24 Stunden oder 0,13 cbm in der Stunde berechnet. Die Pumpen sind mit Differentialplungerkolben versehen. Zur Steuerung der beiden Tandem-Verbundmaschinen dienen vier Kolbenschieber in cylindrischen Gehäusen.

Die Abmessungen der Maschine sind folgende:

Durchmesser der beiden Hochdruck-
dampfcylinder

305 mm
Durchmesser der beiden Nieder-
druckdampfcylinder

559 mm
Durchmesser des kleineren Plungers 343 mm
„ „ grösseren „ 534 mm
Gemeinschaftlicher Hub aller Kolben 762 mm
Durchmesser des Saugrohres jeder
Pumpe

356 mm
Durchmesser des Druckrohres jeder
Pumpe

305 mm
Ganze Höhe der Pumpe 8,88 m
Höhe der Dampfmaschine über dem
Fussboden

3,33 m
Fläche der Fundamentplatte 2,832 2,438 m
Dampfdruck 6,12 at (90 Pfd. engl.)

Mit mechanischer Selbststeuerung arbeiten z.B. die Dreifach-Expansionspumpmaschinen der Wasserwerke in Brooklyn, N. Y. (1895 296 * 149).

Aehnlich dieser Dampfsteuerung ist diejenige der Deane Steam Pump Company in Holyoke, Mass., welche Fig. 4 im Princip darstellt.

Textabbildung Bd. 302, S. 109

Die Dampfkanäle des Cylinders A werden durch einen gewöhnlichen Muschelschieber B geöffnet und geschlossen, der, mittels eines auf seinem Rücken angegossenen Lappens C in eine Nuth des Steuerungskolbens E eingreifend, von letzteren hin und her bewegt wird. Der Steuerungskolben bewegt sich dampfdicht in einem Hilfscylinder F, welcher seitlich einen mit zwei Einströmungskanälen und einem (mittleren) Ausströmungskanal versehenen Schieberkasten G (Fig. 5) trägt, in dem der Schieber H durch einen von der Dampfkolbenstange I bewegten, doppelarmigen, am oberen Arm eine längliche Nuth L zum Verstellen des Drehzapfens bezieh. Verlängern oder Verkürzen des Schieberhubes besitzenden Hebel K verschoben wird.

Der Schieberspiegel des Schieberkastens G hat drei Bohrungen 1, 2 und 3, der Schieber selbst dagegen an seiner unteren Fläche zwei schräge Nuthen 4 und 5. Bei der linken Endstellung des Schiebers sind die Kanäle 1 und 2 durch die Nuth 5 verbunden, so dass der links vom Steuerkolben E befindliche Dampf entweichen kann, während durch den Kanal 3 frischer Dampf in den Raum rechts vom Steuerkolben einströmt. Beides hat eine Verschiebung desselben nach links, also ein Oeffnen des rechten Dampfcylinderkanales zur Folge, worauf der Dampfkolben im Cylinder A nach links, der Hilfsschieber H aber nach rechts bewegt wird. Erst wenn der letztere wieder nahezu in seiner Endstellung angekommen ist, findet ein Oeffnen des linken Kanales 2 und eine Verbindung von 1 und 3, also ein Umsteuern des Steuerkolbens nach rechts statt. Da die Oeffnung der Kanäle 1 und 3 durch den Hilfsschieber H erfolgt, ehe der Dampfkolben seinen Hub vollendet hat, wird auch der Steuerkolben stets vor dem |110| Hubwechsel umgesteuert, so dass die Maschine nicht stehen bleiben kann. Zum Anlassen der Maschine dient ein von aussen durch einen Handgriff beweglicher Hebel M, durch welchen der Steuerschieber sowohl in seiner Mittellage festgehalten als auch verschoben werden kann.

(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: