Titel: Der elektromotorische Antrieb von Pumpen und Wasserhaltungen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1901, Band 316 (S. 792–799)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj316/ar316178

Der elektromotorische Antrieb von Pumpen und Wasserhaltungen.

Von Ingenieur Siegfried Hahn.

(Fortsetzung von S. 777 d. Bd.)

Mehrere Firmen wählen anstatt einer geteilten Fundamentplatte eine einzige, auf welcher auch die Aufstellung des Motors stattfinden kann, oder aber wählen wenigstens eine gemeinsame Grundplatte für den rotierenden Teil der Pumpe und den Motor. Die Pumpen werden vielfach als liegende vierfachwirkende Zwillingsplungerpumpe mit innenliegenden Plungerstopfbüchsen konstruiert. Die Pumpenwelle ist dreifach gelagert und wird durch ein Zahnradvorgelege angetrieben. Das Motorritzel überträgt die Motorbewegung auf dem Zahnrad des Vorgeleges. Auf der Welle dieses Zahnrades sitzt ein kleineres Rad, welches die Antriebskraft nach dem auf die Pumpenwelle gekeilten Zahnrad überträgt. Diese Anordnung ist wohl die denkbar einfachste und leicht übersichtliche. Diese Art Pumpen dienen meistens zur Förderung grosser Wassermengen bei mittleren Förderhöhen. Bei einer ähnlichen Anordnung sind die rotierenden und gleitenden Teile auf einer gemeinsamen Fundamentplatte montiert, und ein Schwungrad hinzugefügt. Derartige vierfachwirkende Plungerpumpen besitzen ein doppeltes Rädervorgelege und dienen für allgemeine Zwecke, wobei aber die Förderhöhe bei etwa 100 m begrenzt ist. Die Pumpen sind meistens mit zwei Doppelplungern und im Cylinder liegenden Stopfbüchsen, welche bequem erreicht und verpackt werden können, ausgestattet. Die Ventile sind als Tellerventile und werden nach Verwendung der Pumpe entweder ganz von Rotguss oder mit Leder bezw. Gummibesatz angefertigt. Die Kurbeln der Hauptwelle sind um 90° versetzt und wird hierdurch eine gleichmässige Wassergeschwindigkeit in der Saug- und Druckleitung,sowie ruhiger, stossfreier Gang und günstige Beanspruchung des Motors erzielt. Die grösseren Pumpen haben cylindrisch gebohrte Kreuzkopfgeradführungen.

Textabbildung Bd. 316, S. 792

Am meisten verwendet man sie als unterirdische Wasserhaltungsmaschinen in Bergwerken für Leistungen bis zu 360 cbm pro Stunde und 300 m Förderhöhe, als Wasserwerkspumpen für Städte und Gemeinden, als Feuerlöschpumpen und hydraulische Presspumpen. Für grosse Förderhöhen |793| werden sie mit aussenliegenden Plungerstopfbüchsen und Etagenringventilen ausgestattet. Bei einer Leistung von 12 bis 25 cbm beträgt die erforderliche Stärke des Motors für jede 10 m Förderhöhe 1 bis 1,6 PS, von 30 bis 42 cbm etwa 2,2 PS, von 60 bis 75 cbm etwa 4 PS, von 90 bis 120 cbm etwa 5,5 PS. Die Tourenzahlen liegen je nach der Grösse der Pumpe zwischen 60 und 30 pro Minute. Das Motorritzel treibt ein Vorgelege mit zwei Zahnrädern sowie das Schwungrad an und überträgt das eine Rad die Antriebskraft nach dem auf die Welle der Pumpe gekeilten Zahnrad. Die Pumpenwelle ist dreifach gelagert und sind die Aussenlager durch Stossverbindungen mit den beiden Gleitbahnen verbunden.

Textabbildung Bd. 316, S. 793

Bei einer anderen Ausführung sind die beiden Gleitbahnen nicht getrennt, sondern in einem Stück gegossen und zwar so, dass die obere Fläche zur Aufnahme des Motors dient. Die Gleitbahnen sind dann so konstruiert, dass die der Pumpenwelle zu liegenden Enden je einen Anguss besitzen, welche als Lager zur Aufnahme des Vorgeleges ausgebildet sind. Das Motorritzel treibt dann dies Vorgelege an, welches die Kraft nach einem auf die Pumpenwelle aufgekeilten Zahnrade weiter überträgt. Durch eine derartige Anordnung wird die Konstruktion eine sehr gedrängte und ähnelt der in Fig. 1 S. 777 abgebildeten Pumpe, nur mit dem Unterschiede, dass die drei Lager der Pumpenwelle nicht mit dem Bajonett verbunden, aber auf derselben Fundamentplatte aufgeschraubt sind. Bei dieser Anordnung, welche nur zur Förderung grosser Wassermengen auf grosse Förderhöhen dient, werden meistens Drehstrommotoren verwendet. Die Plungerstopfbüchsen werden innen, oder aussen liegend, je nach der Verwendung der Pumpe, ausgeführt. Die Cylinder sind allerdings verschieden dimensioniert, jedoch übt dies auf die übrigen Teile der Pumpe keinen Einfluss aus. Ich habe hiermit die gebräuchlichsten horizontalen Anordnungen behandelt und gehe nun zu den vertikalen über.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine vertikale, doppeltwirkende Saug- und Druckpumpe für Förderhöhen bis zu 40 m bei klarer Flüssigkeit der Firma Rich. Langensiepen in Magdeburg-Buckau. Derartig konstruierte Pumpen haben den Vorzug äusserst geringen Raumbedarfs, wobei eine gute und schnelle Zugänglichkeit aller Teile erreicht ist. Die Pumpe samt Motor ist wegen Fortfalls der schweren und teueren Grundplatten leichter zu transportieren, in jedem Falle sofortbetriebsbereit, da die Fundamente ebenfalls entbehrlich sind. Die Ventile und Durchgänge werden aus Rotguss hergestellt. Der geringe Hub im Verein mit einem Schwungrade zur Entlastung des Motors gewährleistet der Pumpe auch bei grosser Tourenzahl ein ruhiges Arbeiten. Die Antriebsvorrichtung ist so konstruiert, dass sie nachstellbare, mit Oelbehälter versehene Lager für die Wellen besitzt. Die Schnecke und deren Rad läuft in einem hermetisch abgeschlossenen Oelbade, dessen verbrauchtes Oel durch die angebrachten Hähne leicht erneuert werden kann. Die Ventile, sowie das Ventilgehäuse der Pumpe werden dem Verwendungszwecke entsprechend angepasst. Für Färbereien, chemische Fabriken sollen alle mit der Flüssigkeit in Verbindung stehende Teile aus bester Bronze oder anderen geeigneten Legierungen hergestellt werden. Um Teer, Sirup, Saft, Porzellanmasse u.s.w., überhaupt schlammige, sandige oder sonst unklare Flüssigkeiten zu fördern, empfiehlt es sich, Pumpen mit Plungerkolben, welche in gegebenen Fällen der Abnutzung am besten widerstehen, zu verwenden. Derartige Pumpen besitzen leicht nachziehbare Stopfbüchsen und sind deshalb leicht dicht zu halten. Die abgebildete Pumpe besitzt Kugel- oder Pilzventile und ist zu beachten, dass die Leistung und Hubzahl dieser Pumpen zur Förderung von heissem Wasser um etwa 30% sinkt. Die Pumpen werden für eine stündliche Leistung von 2,1 bis 7,8 cbm gebaut. Der Motor ist auf einem Anguss der Pumpensäule montiert und muss unter allen Umständen vollkommen eingekapselt sein. Es ist deshalb zu empfehlen, nur Drehstrommotoren zu verwenden, deren Anlasser, falls es Metallwiderstände sind, bequem am Gestell befestigt werden können. In Fig. 6 und 7 ist eine ähnliche Konstruktion abgebildet, nur dass die Pumpe hier als freistehende Zwillingspumpe konstruiert ist. Bei der Normalausführung sind Kegelventile und Manschettenkolben vorgesehen und findet die Pumpe am meisten Verwendung in chemischen Fabriken, Brennereien, Zuckerfabriken, Farbefabriken u.s.w., also da, wo es sich darum handelt, zwei verschiedene Flüssigkeiten durch nur eine Antriebskraft fortzubewegen. Aus diesem Grunde hat jede Pumpe besondere Saug- und Druckleitung, sowie Druckwindkessel. Zum Fördern von dicken, breiigen Flüssigkeiten werden Plungerkolben vorgesehen und meistens Kugel- oder Pilzventile verwendet, deren Gehäuse direkt am Pumpencylinder angeordnet sind. Gewöhnlich werden bis |794| zu etwa 40 m Förderhöhe Manschettenkolben angewendet und nach Bedarf die Tellerventile ganz aus Rotguss oder mit Leder- bezw. Gummibesatz ausgeführt. Der Motor ist auf einem Konsol an der Pumpensäule montiert und hierdurch bequem zugänglich gemacht. Die Kurbeln der Schneckenradwelle sind um 90° versetzt, so dass eine gleichmässige Arbeitsverteilung und ein ruhiger, stossfreier Gang erzielt wird.

Für Eisenbahnwasserstationen, Berg- und Hüttenfrischwasserstationen u.s.w. wird das Saug- und Druckrohr gemeinschaftlich ausgeführt. Auf der Motorwelle wird vielfach zur Entlastung des Motors ein kleines Schwungrad gekeilt und dann die Konsole nach unten zwischen der Montierungsfläche für den Motor und der Säule etwas verjüngt. Die Schnecke nebst Rad läuft in einem geschlossenen Oelbehälter, wodurch ein geräuschvoller Gang so viel wie möglich verhindert ist. Bei einer anderen Zwillingsanordnung für Förderhöhen bis 120 m derselben Firma ist der Motor zwischen den Cylindern angebracht. Die Cylinder selbst sind an Säulen geschraubt, welche gleichzeitig jede zwei Lager tragen. Die am oberen Ende der Säulen befestigten Lager dienen zur Aufnahme der Pumpenwelle, die in der Mitte angeschraubten Lager zur Aufnahme des Vorgeleges und zwar treibt das Motorritzel ein auf dem Vorgelege aufgekeiltes grosses Zahnrad. Auf der gleichen Welle sitzt ein kleineres, welches die Kraft auf das auf der Pumpenwelle befestigte Zahnrad überträgt. Zur Verwendung kommen vielfach neuerdings vollständig gekapselte kubusförmige Gleichstrommotoren, deren Kollektor von aussen durch eine kleine Thür in der Kapsel, welche mit dem Feldmagnetgehäuse aus einem Stück gegossen ist, leicht zugänglich gemacht ist. Der Motor ist auf einer Erhöhung der Fundamentplatte montiert. Diese Anordnung besitzt den Vorzug, dass man auf die Pumpenwelle eine Riemenscheibe befestigen kann, damit beim Defektwerden des Motors der Antrieb von einem anderen oder einer Transmission aus stattfinden kann, ohne dass die Flüssigkeitsförderung eine nennenswerte Unterbrechung erleidet. Diese Pumpen werden für eine stündliche Leistung von 4,2 bis 42 cbm angefertigt und schwankt die Hubzahl zwischen 60 und 40 pro Minute. Die beiden Plunger saugen und drücken abwechselnd und ist der Kraftbedarf, falls die arbeitenden Teile genau ausbalanziert sind, ein fast ganz gleichmässiger.

Selbst bei erhöhter Tourenzahl lässt sich dann noch ein ganz ruhiger Gang konstatieren und kommen diese Pumpen hauptsächlich zum Speisen von Dampfkesseln mit hoher Spannung in Verwendung. Für Feuerlöschzwecke werden neuerdings Pumpe und Motor mehr getrennt, indem der Motor auf eine seitliche Erhöhung des Fundaments montiert wird, und ein auf die Aufstellungsfläche gleichfalls angeordnetes Vorgelege mittels Rohhautritzel antreibt. Von diesem Vorgelege wird dann die Pumpe durch ein Zahnräderpaar angetrieben. Diese Einrichtung besitzt den gleichen Vorzug wie die obige, indem die Pumpe auch von anderwärts angetrieben werden kann. Die Abdichtung des Plungers ist in Form einer Stopfbüchse nach aussen verlegt, so dass ein bequemes Verpacken stattfindet.

Soll ein Drehstrommotor verwendet werden, so kann die Fundamenterhöhung zur Aufnahme des Motors und des Vorgeleges so ausgebildet werden, dass es als Bassin für den Flüssigkeitsanlasser Dienst thut. Zum Antriebe einer Drillingsplungerpumpe werden zwei Säulen, welche die nötigen Lager besitzen, zur Aufnahme der Pumpenwelle und des Vorgeleges auf der gleichen Fundamentplatte der Pumpe montiert und zwar so, dass der Motor zwischen den Säulen aufgestellt werden kann. Mit Vorteil werden diese Pumpen verwendet, wenn Flüssigkeiten auf grosse Druckhöhen, bis zu etwa 120 m, zu heben sind, wie z.B.bei Fahrstuhlanlagen, Pressen, ferner als Saftpumpen der Zuckerfabriken, Oelpumpen für Oelmühlen, Seifen- und Papierstoffpumpen. Für hohe Drucke und klare Flüssigkeiten sollen Kegelventile, für breiige unklare dagegen Kugelventile vorgesehen sein. Diese Pumpen werden für stündliche Leistungen von 6 bis 60 cbm gebaut und schwankt die Hubzahl zwischen 60 und 40 pro Minute, d.h. die grösseren Hubzahlen sind für kleine Leistungen und die kleineren Hubzahlen für grössere Wassermengen gültig. Das Motorritzel treibt ein ausserhalb der Lagersäule angeordnetes Zahnrad des Vorgeleges und wird von einem auf der gleichen Welle sitzenden kleineren Zahnrad, welches ebenfalls ausserhalb der Säule liegt, die Kraft nach einem auf der Pumpenwelle sitzenden Zahnrad übertragen. Ein Unterschied in dieser Einrichtung gegenüber den erstgenannten für Zwillingspumpen liegt in der Ausschliessung der Schnecke und Rad. Der Motor kann mit dem elektrischen Wasserstandsregler des Bassins in Verbindung stehen, so dass ohne jegliche Wartung die Ein- und Ausschaltung des Motors beim Uebersteigen oder Sinken des Wassers stattfinden kann. Hierdurch ist man im stande, den Wasserstand immer auf gleicher Höhe zu halten und kann den Wärter auch noch anderweitig beschäftigen. In Fig. 8 und 9 ist eine stehende Triplexanordnung der Firma J. E. Naeher in Chemnitz i. S. abgebildet, welche für Förderhöhen bis zu etwa 100 m oder 10 at Gegendruck bestimmt ist. Für eine stündliche Leistung von 9 cbm benötigt die Pumpe etwa 0,4 PS, für 13 cbm etwa 0,6 PS, für 19 cbm etwa 0,9 PS, für 24 cbm etwa 1 PS, für 39 cbm etwa 1,6 PS, für 54 cbm etwa 2,3 PS für jede 10 m Förderhöhe. Zum Antriebe werden meistens teilweise gekapselte Gleichstrommotoren verwendet, welche auf einer besonderen Fundamentplatte, die mit derjenigen der Pumpe durch Bolzen verbunden ist, montiert werden. Das Vorgelege liegt in Lagern, welche an die Pumpensäulen befestigt sind, und wird von dem Rohhautritzel des Motors angetrieben.

Textabbildung Bd. 316, S. 794

Am besten eignet sich diese Pumpe zum Bedienen von Filterpressen, weil sie einen vollständig gleichmässigen Flüssigkeitsstrahl ohne Stoss und Absetzen liefert, und wenn dieselbe mit automatischer Ausrückung versehen ist, bei gefüllter Presse von selbst zum Stillstand kommt und beim Oeffnen einer neuen Presse selbstthätig angeht. Zum Abteufen neuer Schächte werden vielfach vertikal angeordnete Triplexsenkpumpen konstruiert. In den Fig. 10 bis 14 sind zwei derartige Konstruktionen der Firma J. E. Naeher in Chemnitz i. S. abgebildet. Die Pumpe ist zwischen zwei mit Zugstangen und Oesen zum direkten Anhängen an die Haspel angebracht, so dass dieselbe jederzeit höher oder tiefer gehängt werden kann. Alle beweglichen Teile sind mit Schutzkappen versehen. Ueber die Pumpe ist zwischen den beiden Säulen eine Fundamentplatte für den Motor befestigt. Ausserdem sind die Säulen so konstruiert, dass in der Mitte derselben ein Anguss zur Aufnahme der Lager für das Vorgelege vorhanden ist. Das Motorritzel überträgt dann die Bewegung |795| auf diesem, während ein Zahnräderpaar die Kraft auf die Pumpenwelle weiter trägt.

Infolge dieser Anordnung kann die Pumpe selbst für den kleinsten Schachtquerschnitt verwendet werden. Für die Saug- und Druckleitung werden meistens Gummischläuche mit spiralförmig umwickeltem Eisendraht benötigt. Der Kraftbedarf ist genau derselbe wie für die oben genannte Triplexpumpe, jedoch werden sie für Förderhöhen bis zu etwa 150 m angefertigt.

Der Anlasswiderstand wird auf einem transportablen Schaltbrett in der Nähe der Schachtöffnung angebracht, und ist es zu empfehlen, die Stromzufuhrleitungen aus mehreren Kupferdrähten für jede Ader, mit vulkanisiertem Gummi umpresst, zu wählen.

Bei einer feststehenden vertikalen Triplexanordnung ist der Motor zwischen den Säulen aufgehängt, so dass nur eine einzige Grundplatte für die Pumpe erforderlich ist, und somit ein ausserordentlich kleiner Raum zur Aufstellung beansprucht wird. Diese Art Pumpen dienen für Förderhöhen bis zu 80 m oder 8 at Gegendruck. Das Vorgelege ist auf gleicher Höhe parallel zur Motorachse in Lager, welche an die Säulen aufgeschraubt sind, montiert und überträgt die vom Rohhautritzel der Pumpe auf dasselbe abgegebene Kraft direkt auf die Pumpenwelle. Der verkapselte Anlass widerstand kann dann bequem unter dem Vorgelege auf ein Holzbrett, welches an beiden Säulen befestigt ist, angebracht werden. Diese Pumpen werden für stündliche Leistungen von 3 bis 300 cbm bei einem Kraftbedarf von 0,2 bis 12,5 PS für jede 10 m Förderhöhe gebaut. Bei Wandpumpen, welche für kleinere stündliche Leistungen von 1 bis 9 cbm angefertigt werden, ist von einem Zahnradvorgelege abgesehen und wird die Kraft mittels Riemen oder auch wohl ausnahmsweise durch Ketten übertragen. Die Fundamentplatte wird an der Wand befestigt und ist auf derselben über die Pumpe eine Konsole zur Aufnahme des Motors angebracht. Da nun aber bei diesen geringen Leistungen die Tourenzahlen der Motoren ziemlich hoch sind, so ist noch ein Zwischenvorgelege vorgesehen, welches eine Riemenscheibe und ein Zahnrad besitzt. Dasselbe überträgt die Kraft direkt nach einem auf die Pumpenwelle gekeilten Zahnrade. Das auf dem Zwischenvorgelege befestigte Zahnrad ist aus Rohhaut hergestellt und dient die Pumpensäule als Ventilkasten, Druckwindkessel und Träger für den Motor. Der Kraftbedarf dieser Pumpen schwankt zwischen 0,1 bis 0,6 PS bei 130 bis 72 Doppelhüben pro Minute. Vielfach ist noch zur Erzielung eines besonders gleichmässigen Ganges anstatt einer Vorgelegeriemenscheibe ein als solche ausgebildetes Schwungrad vorgesehen und wird hierdurch eine Entlastung des Motors gesichert.

Ausser den bis jetzt angeführten und besprochenen Konstruktionen werden noch Zentrifugal- oder rotierende Pumpen gebaut. Diese eignen sich speziell wegen ihrer höheren Tourenzahl ganz besonders vorteilhaft zum direkten Antrieb mittels Elektromotors. Für den Antrieb kommen also keine Vorgelege o. dgl. in Betracht, so dass eine besondere Beaufsichtigung so gut wie gar nicht nötig ist. Zentrifugalpumpen sind da bevorzugt am Platze, wo es sich um recht schnelle Bewältigung grosser Wassermengen mittels billiger und wenig Raum einnehmender Pumpwerke handelt. Diese Art Pumpen sind kolbenlos und haben auch keine weiteren Ventile. Neben dem hierdurch geräuschlosen Gang ist die Betriebssicherheit eine erhöhte, selbst auch beim Fördern von sandigem, schlammigem Wasser bezw. überhaupt unreinen oder dicken Flüssigkeiten. Die Regulierung der Pumpenleistung kann bei geringeren Unterschieden durch Veränderung der Tourenzahlerfolgen oder ohne Kraftverlust herbeizuführen in ausgedehnter Weise durch Einschalten einer Drosselklappe in die Druckleitung. Zum Fördern saurer oder salziger Flüssigkeiten u. dgl. werden die Pumpen bezw. ihre mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Teile, wie Gehäuse und Schaufelrad, in Bronze, Hartblei oder sonstiger erforderlicher Legierung hergestellt. Soll die Pumpenleistung mittels des Anlasswiderstandes vorgesehen werden, so sind für kleinere Leistungen Hauptstrommotoren und für grössere Drehstrommotoren zu empfehlen. Auch das Nebenschlussprinzip findet Verwendung, jedoch nur da, wo eine Regulierung der Tourenzahl nur selten beansprucht wird, und dann auch nur in ganz geringem Masse. In Fig. 15 ist eine Anordnung abgebildet, welche sowohl für mittlere als für grosse Förderhöhen angewandt wird. Für mittlere Förderhöhen bis zu etwa 15 m werden die Pumpen für stündliche Leistungen von 10 bis 1000 cbm und für Förderhöhen bis zu etwa 80 m für stündliche Leistungen von 10 bis 1500 cbm gebaut.

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Der Kraftbedarf der Pumpen für geringe Förderhöhen schwankt zwischen 0,07 und 9,3 PS für jeden Meter Förderhöhe, während derselbe für grosse Förderhöhen zwischen 0,1 und 12 PS liegt. Im allgemeinen werden Zentrifugalpumpen in Zuckerfabriken, Steinbrüchen, chemischen Fabriken, Brauereien, Brennereien, Badeanstalten, Färbereien, Waschanstalten u.s.w. verwendet. Die Pumpen für Hochdruck werden auf einer stabilen Grundplatte montiert, so dass nach der Befestigung der Pumpe auf dem Fundament jede Fibration ausgeschlossen und ein ruhiger Gang der Anlage gesichert ist. Das Gehäuse ist aus dichtem Gusseisen in einem Stück hergestellt und mit einem Verschlussdeckel versehen. Durch seitliche Anordnung des Deckels ist nach dem Lösen desselben sofort das Flügelrad und ebenso das ganze Innere der Pumpe frei gelegt. Für Hochdruck ist das gusseiserne |796| Flügelrad mit geschlossenen turbinenartigen Zellen mit ringförmiger Abdichtung versehen. Als Gegendichtung befindet sich in der Gehäusewandung ein Kupferring, der bei eventueller Abnutzung nachgestellt werden kann. Durch diese Abdichtung wird ein hoher Nutzeffekt erzielt, welcher bei kleineren Pumpen, wie dies Versuche und Vergleiche gezeigt haben, ein so hoher ist, wie selbst bei den Kolbenpumpen kaum erreicht werden kann. Der Nutzeffekt wird durch Nachstellen des Kupferringes auf gleicher Höhe gehalten und eignen sich diese Pumpen am meisten für einen Dauerbetrieb.

Textabbildung Bd. 316, S. 796

Am Ende der Saugleitung muss wie bei gewöhnlichen Pumpenanlagen ein Saugkorb mit Fussventil vorgesehen werden, damit die im Saugrohre befindliche Wassermenge während des Stillstandes der Pumpe nicht abreissen und wieder in den Brunnen u.s.w. zurückfallen kann. Die Saugleitung ist vertikal und, wo dies nur angängig ist, doch nach der Pumpe zu stetig steigend anzuordnen, wobei scharfe Krümmungen in der Leitung zu vermeiden sind und ausserdem für eine gute Dichtung Sorge getragen werden soll. Vor der Inbetriebsetzung, vielmehr auch nach längerem Stillstande der Pumpe ist es unbedingt erforderlich, dieselbe bis über das Flügelrad mit Wasser anzufüllen, und ist zu diesem Zwecke darauf zuachten, dass an jeder Pumpe eine Füllöffnung vorgesehen sein muss. Der Elektromotor braucht nicht verkapselt zu sein, da keine Gefahr für umherspritzendes Oel und Wasser vorhanden ist, falls die Dichtung der Pumpe wirklich allen Anforderungen entspricht. Bei der abgebildeten Pumpe ist die Pumpenwelle mit der Motorwelle gekuppelt und ein Zwischenlager vermieden, obwohl hier und da auch solche noch zur Sicherheit hinzugefügt werden. Im allgemeinen findet dies nur bei Drehstrommotoren statt, indem der Stator auf die Fundamentplatte aufgeschraubt ist und die Lager nicht an diesem befestigt, sondern getrennt vom Stator auf die Grundplatte aufgeschraubt werden. Seit einigen Jahren hat man sogen. Kreiskolbenpumpen auf den Markt gebracht und sollen dieselben sich bis jetzt gut bewährt haben. Der Motor wird auf eine Erhöhung des Fundaments aufgestellt und treibt das Motorritzel ein Zahnrad, welches die Bewegung auf die beiden im Gehäuse verkapselten Räder zum Antriebe der Kolben überträgt. Die obere Kolbenachse dient gleichzeitig zur Aufnahme des Zahnrades und ist die untere Achse in einem unter dem für die obere Achse erforderlichen Lager im gleichen Lagerstuhl gelagert. Aehnlich gestaltet sich die Anordnung für eine Zwillingspumpe, indem dann das Rohhautritzel der Motor welle zwischen zwei Zahnrädern liegt und somit beide gleichzeitig antreibt. Diese Pumpen werden auch mit nachstellbaren Kolben ausgeführt und dienen zur Förderung von Dickmaische, Würze, Bier, Sirup, Teer, Seife u.s.w., überhaupt für grosse Flüssigkeitsmengen auf geringe Höhen. Im allgemeinen überschreiten solche Höhen 30 m nur sehr selten. Für dünne Flüssigkeiten werden die Pumpen gebaut für eine stündliche Leistung von 3 bis 720 cbm bei einem Kraftbedarf von 0,25 bis 50 PS pro 10 m Förderhöhe. Die Tourenzahlen fallen mit der zu hebenden Flüssigkeitsmenge und liegen zwischen 350 und 50 pro Minute. Für dicke Flüssigkeiten arbeiten die Pumpen bei einer stündlichen Leistung von 1,5 bis 250 cbm, bei einem gleichen Kraftbedarf wie zur Förderung von dünnen Flüssigkeiten erforderlich ist. Die Tourenzahlen liegen aber zwischen 180 und 70 pro Minute und kann man allgemein annehmen, dass die Tourenzahlen der Pumpen für dünne Flüssigkeiten bei Verwendung für dicke um durchschnittlich etwa 30 bis 35% fallen und gleichzeitig auch die geförderte Menge.

Ich gehe nun zu den eigentlichen Wasserhaltungen über. Die einfachsten sind wohl die Rohrbrunnenpumpenanlagen. In wasserärmeren Gegenden liegt gutes Grundwasser oft in bedeutender Tiefe, so dass die Erreichung desselben mittels gemauerten Schachtbrunnens grosse Schwierigkeiten und Kosten verursachen würde. Man hilft sich dann in der geeignetsten Weise dadurch, dass man ein oder für grössere Wasserentnahme zwei Bohrlöcher bis zur wasserführenden Schicht treibt. Steht der Wasserspiegel im Rohrbrunnen in grösserer Tiefe, so ist man gezwungen, hängend je einen Arbeitscylinder an den Drucksträngen einzubauen und die Kolben derselben durch Gestänge von Flurhöhe aus zu betreiben. Eine solche Zwillingsrohrbrunnenpumpe wird dann zum elektrischen Antrieb so angeordnet, dass der Elektromotor auf ein Konsol an der Säule, ähnlich wie in Fig. 6 und 7, befestigt wird. Die Kraftübertragung erfolgt durch Schnecke und Schneckenrad. Bei Zwillingspumpen mit nur auf Zug beanspruchtem Gestänge sind durch die Versetzung der Kurbeln um 180° die Gestängemassen auszubalanzieren und wird hierdurch der Kraftbedarf reduziert. Die Pumpenkolben und Ventile müssen mit dem Gestänge herausgezogen werden können, ohne dass die Druckleitung hierdurch eine Demontierung bedarf, denn bei etwaigen Reparaturen würde diese sonst einen zu grossen Zeitverlust hervorrufen. Das Schneckenrad treibt zwei Kurbeln, welche die rotierende Bewegung |797| in eine gleitende umsetzen. Die Pleuelstangen besitzen an beiden Enden kleine Kreuzköpfe, welche auf die am Gestell befestigten Gleitbahnen gleiten und somit eine gleichmässige Bewegung der Kolben sichern. Derartige Konstruktionen dienen für Bohrlochtiefen bis zu 180 m und werden so viel wie möglich jeweilig den örtlichen Verhältnissen angepasst. In Fig. 16 ist eine einfache Rohrbrunnenpumpenanlage der Firma Rich. Langensiepen abgebildet, welche für Bohrlochtiefen bis zu etwa 180 m vielfach ausgeführt ist.

Textabbildung Bd. 316, S. 797

Es ist nur ein Bohrloch vorhanden und wird das Gestänge, welches den Kolben trägt, durch ein auf Hebel befindliches Gegengewicht ausbalanziert. Das Gestänge selbst ist nur auf Zug beansprucht und ist am Abschlusskopf in der Druckleitung ein grosser Windkessel angeordnet. Um die zu fördernde Wassermenge nach Wunsch regulieren zu können, ist der Kolbenhub verstellbar vorgesehen. Ausserdem kann der Angriffspunkt der Pleuelstange mittels Spindel auf dem Hebel während des Betriebes verschoben werden. Die durch die Kurbelbewegung hervorgerufene Schwankung des Kraftbedarfes wird durch Anwendung eines Schwungrades auf der Motorwelle ausgeglichen und zur Schonung des Motors sollen die Zähne der Zahnräder für die Vorgelege gefräst sein, während zur Erzielung eines geräuschlosen Ganges der Antriebsvorrichtung ein Rohhautzahnrad auf der Motorwelle vorzusehen ist. Wie aus der Figur ersichtlich, treibt dieses Motorritzel ein Zahnrad. Auf der Achse des letzteren sitzt ein kleineres Rad, welches die Kraft weiter auf das auf die Kurbelwelle der Pumpe gekeilte Zahnrad überträgt. Die Motoren sind meistens nach dem Gleichstromsystem gebaut und ist eine Verkapselung derselben überflüssig, da der Raum zur Aufstellung derselben fast immer nur als Pumpgebäude Dienst thut, und ausserdem kein Herumspritzen von Oel oder Wasser stattfindet. Der ganze rotierende Mechanismus ist auf einer Fundamentplatte montiert und wird diese auf Träger und Steinfundierung mittels langer Bolzen mit Anker befestigt. Ein Zittern des Gebäudes dürfte durch diese Anordnung wohl vollkommen ausgeschlossen sein und muss dieselbe den jeweilig vorliegenden Verhältnissen angepasst werden. Bei grösseren Wasserhaltungsanlagen kommen, wie schon öfters bemerkt, meistens nur Drehstrommotoren in Verwendung. Unter Berücksichtigung der Thatsache, dass ein Drehstrommotor moderner Konstruktion eine der betriebssichersten Maschinen ist, und dass Betriebsstörungen an einem solchen nicht in den Bereich der Wahrscheinlichkeit fallen, werden oft Anlagen so disponiert, dass der Motor nach dem Ausbau der Anlage zwischen zwei Pumpen steht, von denen jede für die volle Leistung dimensioniert wird und je nach Bedarf mit dem Motor gekuppelt werden kann. Es ist also für den mechanischen Teil volle Reserve in Aussicht genommen, während solche für den elektrischen Teil weniger erforderlich ist.

Für grosse Motorleistungen werden die Anlassvorrichtungen besonders ausgebildet. Eine dieser besonderen Konstruktionen besteht in einem vor den Motor gesetzten, fürdie volle Leistung dimensionierten Flüssigkeitsanlasser, der, um eine bequeme Bedienung zu ermöglichen, zum Antrieb mit einem kleinen Drehstrommotor versehen wird. Die Bedienung dieses kleinen umsteuerbaren Drehstrommotors und damit auch die Bedienung des grossen Antriebsmotors, welcher in diesem Falle als Hauptstrommotor konstruiert ist, erfolgt durch einen kleinen Wendeanlasser, der neben die Schalttafel gesetzt wird. Hierdurch erzielt man, dass das Anlassen und Abstellen des grossen Motors durch einen einfachen Handgriff von der Schalttafel aus bewirkt werden kann, so dass der Maschinist beim Anlassen Strom und Spannungszeiger beobachten, sich mit allmählicher Einschaltung des Motors ganz dem langsamen Anwachsen der Stromstärke anpassen kann. Wird nun die Schalttafel noch ausserdem neben der Ventilseite der Pumpe angeordnet, so hat es der Maschinist zu gleicher Zeit in der Hand, auch bei Bedienung der Pumpe, speziell der nach dem Anlassen zu bethätigenden Luftventile, die Instrumente der Maschinenanlage im Auge zu behalten. In dieser Weise ist die Bedienung und Beaufsichtigung einer grossen Anlage so viel als möglich vereinfacht und erleichtert.

Textabbildung Bd. 316, S. 797

Wird der Motor nicht in der Mitte der Pumpenkurbelwelle, sondern seitwärts angebracht, so erscheint es vorteilhaft, um die sich daraus ergebende ungleiche Belastung während einer Umdrehung auszugleichen, entsprechende Schwungmassen anzuordnen, die entweder in dem rotierenden Teile des Motors untergebracht oder in Form eines besonderen Schwungrades ausgeführt werden können. Im übrigen bemerke ich, dass ein geringer Ungleichförmigkeitsgrad keineswegs auf den Motor derartige Einflüsse ausübt, wie dies z.B. bei Dynamos für Zentralen der Fall ist. Letztere erfordern, damit ein ruhiges Licht erzeugt wird oder um gut parallel zu arbeiten, einen sehr gleichmässigen Antrieb, |798| während es bei Wasserhaltungsmotoren genügt, dass der Ungleichförmigkeitsgrad nicht grösser als etwa 1 : 75 wird. Trägt man bei der Anordnung der Pumpe und Elektromotor nur den erwähnten Anforderungen Rechnung, so ist die weitere Disposition nicht zum wenigsten durch die Art des Wasserzuflusses bedingt. Ist die Wasserzuführung eine stetige, so können die Pumpen ohne Veränderung ihrer Leistungen, d.h. ihrer Tourenzahlen, gleichmässig betrieben werden. In diesem Falle wird man sie an das allgemeine Kraftnetz anschliessen und wäre allerdings eine Regulierung der Tourenzahlen so gut wie ausgeschlossen, da dieselbe nur durch Widerstände und demnach mit beträchtlichen Energieverlusten erfolgen könnte. Ist der Wasserzufluss ein stark wechselnder, so würde man kleinere Wasserhaltungen oft zur Zeit geringerer Zuflüsse stundenweise stillstehen lassen müssen. Bei grösseren Anlagen ist dies nun aber nicht immer durchführbar. In diesem Falle ist es sehr zu empfehlen, eine wie in Fig. 17 dargestellte Anordnung zu treffen. Diese Ausführung findet also speziell nur für veränderliche Tourenzahlen Verwendung und soll nur als Unterlage zur Projektierung dienen und sei bemerkt, dass natürlich bei jeder Projektierung kleine Verschiedenheiten unvermeidlich sind.

In der Maschinenstation über Tage wird für den Pumpenmotor eine besondere Primärdynamo aufgestellt, für welche eine besonders angetriebene Erregermaschine vorzusehen ist. Soll nun die Tourenzahl der Pumpe und des Motors unter Tage verringert werden, so ist es nur nötig, die Umdrehungszahl der Primärdampfmaschine entsprechend zu verändern, und wird in dieser Weise eine Aenderung der Tourenzahl ohne irgend welche Energieverluste erreicht. Es ist selbstverständlich, dass eine derartige Anordnung sich nur für Motor- bezw. Pumpengrössen eignet, welche die Aufstellung eines besonderen Primäraggregates und getrennte Schachtleitung rechtfertigen. Im allgemeinen kann man annehmen, dass dies bei Wasserhaltungen von 400 PS und mehr zutrifft, da sich für die Zentrale nur meistens besondere Aggregate mit diesen Leistungen als vorteilhaft erweisen. Für kleinere Motorleistungen ist es jedenfalls vorzuziehen, den Anschluss an das allgemeine Netz als vorteilhafter zu acceptieren, und geschieht alsdann die Regulierung wie bei jedem anderen Motor durch entsprechende Anlasswiderstände u.s.w. Ob nun die eine oder andere Anordnung gewählt wird, jedenfalls soll das Anlassen der Motoren unter Tage erfolgen. Zu diesem Zwecke ist es nun zu empfehlen, den Motor mit Schleifringen und einem Anlasser zu projektieren. Die Mehrkosten hierfür gegenüber den Motoren mit reinem Kurzschlussanker sind in Wirklichkeit ganz unbedeutend. Dagegen bietet diese Anlage vor allem eine grössere Sicherheit, indem der Maschinist unter Tage die Anlage sofort selbst stillsetzen kann, während sonst erst an die Station über Tage telephoniert werden müsste. Ausserdem macht sich, falls etwa mehrere Pumpen ihren Antrieb von derselben Primärdynamo erhalten, eine unangenehme Abhängigkeit der einzelnen Wasserhaltungen voneinander fühlbar, indem es nötig wird, wenn eine Pumpe bereits im Betriebe ist, diese erst stillzusetzen, um dann mehrere gleichzeitig anzulassen.

Diese Unannehmlichkeiten fallen natürlich fort, wenn jeder Wasserhaltungsmotor unter Tage mit einer Anlassvorrichtung versehen wird, und ist es dabei gleichgültig,ob derselbe aus einem Netz oder von einer besonderen Dynamo gespeist wird. In jedem Falle ist es jedoch vorteilhaft, eine gut funktionierende Telephonanlage vorzusehen. Ausserdem ist zu beachten, dass in der Primärstation Heissdampf verwendet werden kann, da keine lange Schachtleitung mehr wie bei unterirdisch angeordneten Dampfwasserhaltungen nötig ist. Für die gesamte elektrische Anlage kann man im Durchschnitt einen Nutzeffekt von 0,8 annehmen, da die Dynamo einen Wirkungsgrad von etwa 0,92, die Kabel 0,96 und der Motor 0,9 aufzuweisen hat. Setzt man nun noch für die schnelllaufenden Pumpen einen Wirkungsgrad von 0,8 und für die Dampfmaschine etwa 0,85 ein, so ergibt sich der durchschnittliche Gesamtwirkungsgrad einer Wasserhaltung zu etwa 0,55% einschliesslich sämtlicher Maschinen. Um einen Vergleich zwischen Dampf- und elektrischen Wasserhaltungen zu bilden, seien deren Eigentümlichkeiten angeführt.

Textabbildung Bd. 316, S. 798

Beim Stillstand benötigen die elektrischen Wasserhaltungen keinen Dampf, während bei Dampfwasserhaltungen auch während der Ruhepausen stets die ganze Rohrleitung unter Dampf gehalten wird. Die beim wechselnden Betrieb hieraus entstehenden Kondensationsverluste sind nicht zu unterschätzen und verschieben das Verhältnis weiterhin zu Ungunsten der Dampfwasserhaltungen. Ferner stellen sich die Unterhaltungskosten bei elektrischem Antrieb wesentlich billiger als bei Dampfwasserhaltungen oder hydraulischen Wasserhaltungen. Berücksichtigt man noch, dass die Abnutzung der Drehstrommaschinen und Motoren minimal ist, da sie sich nur auf den Kollektor der Erregermaschine, die Schleifringe der Motoren und die Lager beschränkt, während man eine solche minimale Abnutzung bei Dampfwasserhaltungen zu behaupten nicht berechtigt ist, so kann man annehmen, dass die Unterhaltungskosten für eine elektrische Wasserhaltung kaum ein Zehntel derjenigen, welche für Dampfwasserhaltungen aufgewendet werden, betragen können.

Des weiteren kommen bei gut verlegten Kabeln etwaige Unterhaltungskosten auf Jahre hinaus nicht in Frage. Dahingegen erfordern die Dampfleitungen auch bei der vorzüglichsten Verlegung jährlich grössere Beträge für Unterhaltungskosten, und ist nicht zu vergessen, dass diese jährlich steigen. Ausserdem ist man durch die Entwickelung einer feuchten Wärme, welche auf die Schachtzimmerung schädlich einwirkt, unbedingt genötigt, eine viel grössere Ventilation vorzusehen als bei einer elektrischen |799| Wasserhaltung. Im übrigen darf man nie die grössere Betriebssicherheit eines Elektromotors gegenüber einer Dampfmaschine oder hydraulischen Motors vernachlässigen. Es wäre wohl einzuwenden, dass ja auch die elektrischen Wasserhaltungen die Dampfmaschine unumgänglich benötigen, da aber eine Konstruktion nie stärker als ihr schwächster Teil ist, so müsste ja die Betriebssicherheit der elektrischen Wasserhaltungen nicht wesentlich grösser sein als die der Dampfwasserhaltungen. Demgegenüber sei aber bemerkt, dass die Zentralisation eines Betriebes unterallen Umständen eine ganz vorzügliche Kraftreserve ergibt, und schon hierdurch die Betriebssicherheit jedenfalls eine grössere ist als beim einzelnen Dampfantrieb der Pumpen. Würde wirklich einmal der Fall eintreten, dass bei einer elektrischen Zentrale für derartige Kraftübertragungen mehrere Aggregate betriebsunfähig würden, dann wäre immer noch der Betrieb durch Einschränken der weniger wichtigen Betriebe aufrecht zu halten, und ist demnach eine vollständige Stockung des Betriebes wohl kaum zu befürchten.

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