Titel: Neuerungen an Pumpen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1898, Band 308 (S. 59–61)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj308/ar308021

Flüssigkeitshebemaschinen.
Neuerungen an Pumpen.

(Schluss des Berichtes Bd. 307 S. 241.)

Mit Abbildungen.

Rotirende Pumpen.

Engineering vom 30. Juli 1897 bringt S. 154 die Beschreibung einer rotirenden Pumpe von C. Dubois in Paris. Sie besteht, wie Fig. 1 und 2 erkennen lassen, aus einem cylindrischen Gehäuse A1, in dessen Nabe ein hohler Zapfen S gelagert ist, der im Inneren des Gehäuses die Enden von Schaufeln P trägt. Das Gehäuse ist durch einen Deckel A geschlossen, der in einem excentrisch zum Zapfen S angeordneten Lager die Treibwelle B aufnimmt. Letztere trägt einerseits einen rotirenden cylindrischen Rahmen D, in welchem die Schaufeln P mittels Rollen C gelagert sind, andererseits die Antriebsscheibe T. Von der Höhlung des Zapfens S aus führen radiale Schmierkanäle nach dem Umfange desselben, auf welch letzterem die Schaufeln P bei ihrer Drehbewegung gleiten. Die Flüssigkeit wird je nach der Umdrehungsrichtung der Schaufeln P durch N bezieh. N1 angesaugt und durch N1 bezieh. N weiter gefördert.

Textabbildung Bd. 308, S. 59

Die Pumpe lässt sich auch als Motor verwenden. In diesem Falle drückt der durch M in die Maschine tretende Dampf auf die betreffenden Schaufeln und bewirkt die Umdrehung des Rahmens D mitsammt der Welle B. Die excentrische Anordnung des Rahmens gestattet ein allmähliches Anwachsen des zwischen je zwei Schaufeln gelegenen Cylinderraumes, so dass der Dampf auch durch Expansion Arbeit verrichtet. Er entweicht zum grössten Theil durch N1 in einen Condensator bezieh. in die Atmosphäre, zum Theil aber auch, um die der Drehbewegung entgegen wirkenden Widerstände möglichst herabzumindern, durch den Stutzen M1. Die Scheibe T dient jetzt zur Abgabe der rotirenden Bewegung. Um die Maschine umzusteuern, lässt man den Dampf durch M1 in dieselbe ein- und durch N bezieh. M wieder austreten.

Auf der vorjährigen Sächsisch-Thüringischen Industrie- und Gewerbeausstellung zu Leipzig erregten zwei von der Firma C. H. Jäger in Leipzig ausgestellte rotirende Pumpen wegen ihrer bedeutenden Leistungen von je 4,5 cbm in der Minute, bei einem Drucke von 6 at, berechtigtes Aufsehen.

Bei dem auf S. 34 d. Bd. dargestellten Jäger'schen Bläser, der auch als Pumpe verwendbar ist, ist der obere Cylinderraum durch eingeschobene innere, an den Gehäusedeckeln befestigte Cylinder zu einem ringförmigen Arbeitsraume ausgebildet, in welchem drei, in der Mitte durch eine kreisrunde Scheibe unter einander und mit der Achse verbundene Kolben kreisen. In dem unteren Cylinderraume ist ein Rad mit vier Lücken untergebracht. Beide Achsen drehen sich im Verhältnisse von 3:4 mit Hilfe zweier Zahnräder ausserhalb des Gehäuses, so dass die drei Kolben jeweils in die Lücken des sogen. Steuerrades eintreten, ohne indessen mit den Wandungen derselben in Berührung zu kommen. Die gegenseitige Abdichtung beider Gehäusehälften wird lediglich an der Kreisaussparung des inneren Cylindermantels bewerkstelligt. Die Kolben müssen selbstverständlich bequem in die Lücken des Steuerrades eintreten können, damit hier kein Wasser eingeklemmt wird. Um an dieser Stelle dem Wasser einen reichlichen Ausfluss zu gestatten, wird nach D. R. P. Nr. 90014 die Lücke an der Peripherie so weit gemacht, dass die Einbuchtung beim Uebergange nicht mehr überdeckt und die Abdichtung während eines kurzen Zeitraumes lediglich durch die Trägheit der Flüssigkeit bewerkstelligt wird, die nach eingehenden Versuchen selbst bei 6 at Druck keine messbare Flüssigkeitsmenge zurückströmen lässt. Um eine Entlastung des Steuerrades vom Flüssigkeitsdrucke in allen Lagen zu ermöglichen, ist der Druckfläche diametral gegenüber eine Aussparung in der Gehäuse wand angebracht, welche durch einen Kanal mit der Druckleitung in Verbindung steht. Auf das Steuerrad wirken nur Pressungen, deren Richtungen durch den Mittelpunkt der Achse gehen. In Folge dessen nimmt dieses Rad auch keinen Antheil an der Arbeitsleistung; nur die angetriebene Kolbenstange verrichtet Arbeit. Die Zahnräder ausserhalb des Gehäuses haben lediglich die geringe Achsenreibung zu überwinden und sind daher keinem nennenswerthen Verschleisse unterworfen. Da die beiden Innenkörper mit grossem Spielraume durch einander laufen, ist ein Verschleiss dieser Räder im Uebrigen auch von keinem Einflüsse auf das Zusammenarbeiten der ersteren. Der Spielraum der Innenkörper ermöglicht ferner, dass fremde Körper bis zu bestimmten Grössen ungehindert durch die Pumpe treten können, während sie bei Zahnradpumpen leicht Brüche verursachen.

Ein wesentlicher Vorzug der Einrichtung besteht noch darin, dass sämmtliche Dichtungsflächen auf der Drehbank leicht und genau hergestellt werden können. Die in Leipzig ausgestellten Jäger-Pumpen waren liegend ausgeführt, d.h. beide Achsen lagen neben einander, so dass sich der Saugstutzen unten, der Druckstutzen oben befand. Jede Pumpe wurde von einem 3,2 m grossen Schwungrade einer in demselben Gebäude wie die Pumpen aufgestellten Wolf'schen Locomobile angetrieben. Das gemeinsame Saugrohr von 500 mm lichter Weite zweigte sich kurz vor den Pumpen nach den Saugstutzen derselben ab. Die beiden Druckrohre führten zunächst in einen Windkessel, von wo aus ein Druckrohr von 500 mm Weite nach einer inmitten eines Teiches aufgebauten Leuchtfontaine, ein zweites, engeres Rohr nach zwei Fontainen eines anderen Teiches führte.

Textabbildung Bd. 308, S. 59

Damit Pumpen der vorstehend beschriebenen Bauart nach beiden Richtungen umlaufend gebraucht werden können und auch eine Entlastung des Steuerkolbens der jeweiligen Drehrichtung entsprechend stattfindet, ist nach F. H. E. Lehmann in Eilenburg (D. R. P. Nr. 86889) unter Bezugnahme auf Fig. 3 erforderlich, dass, wenn d Druckseite, die Druckflüssigkeit |60| nur nach e gelangt, wenn dagegen s die belastete Seite, die Entlastung nur bei e1 geschieht. Während die Aussparung 2 über die Entlastung e gelangt, wird die in 2 enthaltene Flüssigkeit auf Druck gebracht werden. Kommt dann 2 über e1, so wird sich dieser Druck nach s – der Saugseite – entlasten, d.h. die Saugleistung durch die übertretende Flüssigkeit verringert werden, der Wirkungsgrad der Pumpe bei höherem Drucke schnell abnehmen. Dasselbe wäre der Fall, wenn die Drehungsrichtung die umgekehrte ist. Es muss deshalb eine Vorrichtung geschaffen werden, welche verhindert, dass Druckflüssigkeit nach s, der unbelasteten Seite, gelangen kann. Zu dem Zwecke sind bei d und s kleine Rückschlagventile r bezieh. r1 angeordnet. Ist d Druckseite, so wird r geöffnet, die Druckflüssigkeit tritt nach e und entlastet den Steuerkolben m. Durch e1 kann aber keine Flüssigkeit nach s gelangen, da der Druck das Ventil r1 geschlossen hält. Ebenso ist es umgekehrt der Fall, wenn s Druckseite. Die Saugleistung bleibt somit dieselbe.

Luftpumpen bezieh. mittels Druckluft betriebene Pumpen.

Eine von der Pulsometer Engineering Company in London in den Handel gebrachte Luftpumpe, System Fleuss, zeigt die Revue industrielle vom 6. Juni 1896 S. 225 entnommene Abbildung (Fig. 4).

Textabbildung Bd. 308, S. 60

In dem von einer Kammer b umgebenen Cylinder a führt sich ein einfach wirkender Kolben e, durch dessen Bewegungen ein luftverdünnter Raum geschaffen wird. In die obere Oeffnung c der Kammer b mündet das Saugrohr, während die unteren Oeffnungen d derselben mit dem Cylinder a communiciren. Der Kolben e trägt ein Ventil e1, welches sich von unten nach oben öffnet; seine Stange e2 tritt durch den Cylinderdeckel, über welchem unmittelbar das Austrittsventil ff1 angeordnet ist. Dasselbe besteht aus dem Ventilsitze f, der gleichzeitig die Führung für die Kolbenstange bildet, und einer aus Leder gefertigten, mittels Ringes armirten Lederkappe f1, welche die in dem Ventilsitze angebrachten Oeffnungen bedeckt. Am Ende seines aufsteigenden Hubes kommt der Kolben mit der Hülse f in Berührung und treibt diese sammt dem Ventile f1 so weit in den mit einer Flüssigkeit angefüllten Cylinder g hinein, bis sie gegen den Hubbegrenzungsring g1 stösst. Um das Herausspritzen von Flüssigkeit während des Arbeitens der Pumpe zu verhüten, ist im oberen Theile des Cylinders g ein entsprechend ausgebildeter Ring n und über diesem eine nach oben gewölbte Scheibe g2 angebracht, die durch ein die Kolbenstange umgebendes Rohr mit dem mit kleinen Löchern zum Entweichen der ausgepumpten Luft versehenen Deckel g3 verbunden ist. Beim Beginne des Arbeitens der Pumpe muss die Bildung eines Vacuums unter dem Kolben beim Aufsteigen desselben vermieden werden; dies wird durch ein Rohr erreicht, welches den unteren Theil des Cylinders a mit der Kammer b verbindet.

Wenn die Pumpe als Compressionspumpe Verwendung finden soll, schliesst man die Oeffnungen im Deckel g3 und verbindet den oberen Theil des entsprechend verstärkten Cylinders g mit dem Druckluftbehälter; auch ist das den Deckel g3 mit der Scheibe g2 verbindende Rohr bis unterhalb der im Cylinder g stehenden Flüssigkeit zu verlängern und ferner die Kolbenstange in ihrer Führung f durch eine Ledermanschette o. dgl. abzudichten.

Die mittels Handhebels betriebenen Pumpen werden für gewöhnliche Laboratoriumszwecke – an Stelle der Quecksilberluftpumpen – und Luftverdünnungen von etwa ⅓ mm Quecksilbersäule mit einem Cylinder, für solche bis zu 0,003 mm Quecksilbersäule mit zwei Cylindern ausgeführt. Im letzteren Falle ist nur der eine Pumpenkörper mit dem Recipienten verbunden und der zweite mit dem Auslassventile des ersteren, so dass sie also hinter einander geschaltet sind. Die Pumpen werden in verschiedenen Grössen gebaut.

Auf die bei Hebemaschinen für tropfbare und gasförmige Flüssigkeiten zur Verwendung kommenden Kolbenkörper und zugehörigen Stangen entfällt wegen der Reibung ihrer Liderungsringe an den Cylinderwandungen bezieh. der Stangen in den Führungen, auch wegen der bei ungenügendem Abschlusse der Liderungsringe auftretenden Verluste ein erheblicher Betrag der zu ihrem Betreiben erforderlichen Arbeit. Um sich die Verluste vor Augen zu führen, ist nach den Annales des Mines, 1896, entnommenen Mittheilungen in Revue industrielle vom 10. October 1896 S. 402 daran zu denken, dass bei direct wirkenden Speisepumpen zur Ueberwindung des Widerstandes der Druckwassersäule eine Kraft erforderlich ist, die der Spannung des Kesseldampfes ungefähr entspricht und letzterer mit vollem Drucke in dem Treibcylinder zur Wirkung kommt. Dahingegen stehen die Querschnitte des Dampf- und Wasserkolbens in einem ungefähren Verhältnisse von:

2,25 und darüber bei Pumpen für Fördermengen von 1 1/Sec.
2,00 2
1,70 5

Bei Maschinen zur Erzeugung von Druckluft schätzt man nach einem von W. Donaldson auf dem Congrès de mécanique appliquée 1889 gehaltenen Vortrage die genannten Arbeitsverluste auf mindestens 25 Proc. der vom Kolben zu bewältigenden Compressionsarbeit. Man berücksichtigt die vom Dampfkolben herrührenden Verluste, indem man für die von demselben zu verrichtende Arbeit gegenüber derjenigen, welche ein vollkommener Kolben ausüben würde, bei sorgfältig ausgeführten Compressoren den Coëfficienten 1,56, bei gewöhnlichen Compressoren einen solchen von 1,60 in Rechnung stellt.

Die Verwendung comprimirter Luft bedingt aber die Anordnung eines Accumulators o. dgl., dessen Kolben neue Verluste verursacht. Man wird deshalb zweckmässig den oben genannten Coëfficienten von vornherein bei kleineren Installationen mindestens zu 3,60, bei grösseren mindestens zu 2,65 annehmen. Das mangelhafte Functioniren der Kolbenkörper verursacht sonach einen Arbeitsaufwand, der ungefähr das Dreifache desjenigen beträgt, welchen vollkommene Kolben erfordern.

Die zahlreichen Versuche, welche zum Zwecke der Beseitigung der Kolbenkörper bisher angestellt wurden, erscheinen nach dem Vorstehenden durchaus berechtigt.

|61|

Bereits seit dem Jahre 1888 beschäftigt sich M. de Montrichard mit diesem Gegenstande.

In dem von ihm erfundenen, mittels Druckluft betriebenen Apparate (Fig. 5) wirkt das Treibmittel direct auf die durch das Ventil a in die Pumpe tretende Flüssigkeit, welche durch das Ventil e in das Steigrohr gelangt. Der Ein- und Austritt der Druckluft wird durch Ventile geregelt, die von einem Schwimmer f derart bethätigt werden, dass beim Emporsteigen desselben die Oeffnung für die durch n ausströmende Luft geschlossen, diejenige für die durch m einströmende Druckluft dagegen geöffnet wird.

Denkt man sich den Apparat in eine Flüssigkeit getaucht, so tritt diese durch das Ventil a in denselben ein und treibt die Luft durch das Rohr n aus. Die Flüssigkeit steigt über das Niveau der Eintauchlinie des Schwimmers und ertheilt diesem eine aufsteigende Bewegung, so dass die Oeffnung für den Luftaustritt geschlossen, diejenige für den Eintritt der Druckluft geöffnet wird. Letztere tritt nun in den Apparat ein und verdrängt die Flüssigkeit aus demselben, so dass sie unter die Eintauchlinie des Schwimmers sinkt und dieser in Folge seiner nach abwärts gerichteten Bewegung das Ventil m schliesst, dasjenige für den Luftaustritt dagegen wieder öffnet. Die Flüssigkeit strömt nun von Neuem durch das Ventil a in den Apparat und es wiederholt sich der beschriebene Vorgang.

Textabbildung Bd. 308, S. 61

Durch Anordnung eines Vorwärmers für die Druckluft, der in die Leitung für die letztere eingeschaltet wird, lässt sich das Güteverhältniss der Pumpe bedeutend erhöhen.

Der Apparat kann bis zu einer Höhe von etwa 8 m auch über dem Flüssigkeitsspiegel aufgestellt werden und als Saugpumpe arbeiten. In diesem Falle wird das Saugrohr an den Stutzen n angeschlossen und wenn der Apparat mit Flüssigkeit angefüllt ist, öffnet sich das Ventil m, während dasjenige n geschlossen bleibt. Die Flüssigkeit wird dann durch das Ventil e in das Ausgussrohr getrieben. Wenn das letztere tief genug liegt, so dass der Flüssigkeitsspiegel bis zur unteren Grenze sinken kann, schliesst sich das Ventil m, und da sich nun wieder das Ventil n öffnet, beginnt das Ansaugen der Flüssigkeit von Neuem.

Wenn die praktische Grenze der durch die Saugwirkung erreichten Erhebung des Wassers bei ungefähr 8 m liegt, entspricht dem grössten Nutzeffecte einer derartigen Pumpe eine Luftverdünnung von ⅓ at, d.h. einer Förderhöhe von ungefähr 6 m. Das auf diese Höhe geförderte Wasser kann durch einen zweiten, auch dritten Apparat angesaugt und je wieder auf weitere 6 m gehoben werden.

Um tiefe Schächte auszupumpen, sind eine grosse Anzahl derartiger Apparate erforderlich. Es ist jedoch nur eine einzige Leitung für die Luft anzulegen, und da diese unter atmosphärischem Druck in den Apparat ein- und mit derselben Spannung auch wieder austritt, sind Verluste in Folge Expansion des Treibmittels ausgeschlossen.

Verschiedenes.

Einen Regulator für Dampfpumpen, die mit häufigen Unterbrechungen, also sehr unregelmässig arbeiten, zeigt die The Engineer vom 2. April 1897 S. 339 entnommene Abbildung (Fig. 6).

In die nach der Pumpe führende Dampfleitung ist am unteren Ende einer senkrechten, in der Länge verstellbaren Spindel ein entlastetes Doppelsitzventil a eingeschaltet, welches sammt der Spindel von einer spiralförmig gewundenen Feder l getragen wird und im normalen Zustande so weit von seinem Sitze entfernt liegt, dass der Dampf ungehindert nach der Pumpe strömen kann. Mit dem Ventile ist ein Kolben c verbunden, der in einem über der Feder l angeordneten, durch ein Ventil b mit dem Druckraume (Druckwindkessel) der Pumpe in Verbindung stehenden Cylinder arbeitet. Solange der Bedarf an gefördertem Wasser derselbe bleibt, hält die Feder l das Ventil a geöffnet; wenn derselbe aber plötzlich abnimmt, treibt der entsprechend grössere Druck über dem Kolben c diesen nach abwärts. In Folge dessen wird die Feder l zusammengepresst und es schliesst sich das Dampfventil, so dass die Pumpe zum Stillstande kommt. Der bei f ausgeübte Druck lässt sich genau regeln.

Textabbildung Bd. 308, S. 61

Durch sorgfältige Einstellung kann erreicht werden, dass die Pumpe nur eine bestimmte Wassermenge – und nicht mehr – liefert. Sie arbeitet langsam, wenn der Bedarf abnimmt, und mit erhöhter Geschwindigkeit, wenn derselbe wächst.

Versuche, welche mit dem Regulator an den von der Firma Worthington and Co. für das Hauptpostamt in London gelieferten Pumpen angestellt wurden, haben ein zuverlässiges Arbeiten desselben ergeben.

Fr.

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