Titel: | Ueber eine Pumpe zur Compression oder Verdichtung der Gase, die nach der Theorie ausgeführt wurde, welche im J. 1829 den von De Montyon gegründeten Preis erhielt. Von Hrn. Thilorier. |
Fundstelle: | Band 44, Jahrgang 1832, Nr. IV., S. 12 |
Download: | XML |
IV.
Ueber eine Pumpe zur Compression oder Verdichtung
der Gase, die nach der Theorie ausgefuͤhrt wurde, welche im J. 1829 den von
De Montyon
gegruͤndeten Preis erhielt. Von Hrn. Thilorier.
Aus dem Bulletin de la Société
d'Encouragement. Septbr. 1830, S. 345.
Mit Abbildungen auf Tab.
I.
Thilorier, Pumpe zur Compression oder Verdichtung der
Gase.
Theorie der Compensation oder Ausgleichung.
Die Vervollkommnung, welche ich an den Instrumenten anbrachte, die bisher zur
Compression oder Verdichtung der Gase angewendet wurden, besteht darin, daß ich in
derselben Zeit, mit demselben
Kraftaufwande und bei demselben Volumen Luft
einen zehn und sogar hundert
Mal groͤßeren Druk hervorbringe, als jener an der vollkommensten Luftpumpe
ist. Es ist bekannt, daß man bei der gewoͤhnlichen Pumpe die Kraft, oder, was
dasselbe ist, die Oberflaͤche der Kolben nicht vermindern kann, ohne dadurch
in gleichem Verhaͤltnisse den Aufwand an Zeit zu erhoͤhen, d.h. daß
man nothwendig entweder die Zahl der Stoͤße des Kolbens vermehren, oder
dessen Bewegung laͤnger fortsezen muͤsse. Umgekehrt laͤßt sich
aber auch nur auf Kosten der Kraft an der Zeit gewinnen. Aus der Wirkung, die man
durch das neue System erhaͤlt, muß man nicht schließen, daß dieselbe durch die Kraft erzeugt wurde, denn dieß waͤre den
Gesezen der Mechanik zuwider; allein ich fand eine sehr wesentliche Kraft darin, daß
ich eine Zeit benuzte, welche bei der alten Maschine ganz und gar verloren ging. Die
Unvollkommenheit der gewoͤhnlichen Compressionsmethode ist so groß, daß um
einen Druk von 4 Atmosphaͤren zu erhalten, der Kolben bis auf 3/4 seiner
Laufbahn herabsteigen muß, waͤhrend man mit weniger als dem dritten Theile
dieses durchlaufenen Raumes 100, 1000 und 10,000 Atmosphaͤren hervorbringen
kann. Durch eine gleichmaͤßige Vertheilung der
Zeiten gelange ich zu dem, in der Praxis unermeßlichen Resultate, daß ich
mit einem sich gleich bleibenden Gewichte einer einzigen
Atmosphaͤre durch einen einzigen Kolbenzug zehn, hundert und tausend
Atmosphaͤren hervorbringe, und daß ich sogar auf zehntausend Atmosphaͤren steigen koͤnnte,
wenn es ein Gas gaͤbe, das ohne Veraͤnderung seiner Natur diese
ungeheuere Reduction seines Volumens aushalten koͤnnte. Die Loͤsung
dieses Problems liegt in der Versezung des Widerstandes,
und in der ununterbrochenen Annaͤherung desselben
gegen den Stuͤzpunkt waͤhrend der Zeiten des
Laufes. Bei dem ersten Blike scheint es, daß man die hoͤchsten Grade
von Druk, 1000 Atmosphaͤren z.B., durch die mechanische Versezung des Widerstandes
erreichen kann: der Theorie nach gibt es nichts Einfacheres. Man braucht nur in
Gedanken den Raum, der die Kraft von dem Stuͤzpunkte trennt, in 500 Theile zu
theilen, wenn die Compensation durch das Gewicht Einer Atmosphaͤre geschehen
soll; in 1000 Theile, wenn man diese Compensation mit dem Gewichte einer halben
Atmosphaͤre, und in 4000 Theile, wenn man sie mit 1/8 Atmosphaͤre
bewirken will. Sezt man nun voraus, daß dieser Zwischenraum 360 Millimeter betrage
(er wird wohl schwerlich groͤßer seyn koͤnnen), so wuͤrde die
Entfernung des Widerstandes von dem Stuͤzpunkte im ersten Falle nur 0,72 oder
2/3 Millimeter, im zweiten Kur 0,36 oder 1/3 Millim., und im dritten Falle nur 0,09
oder weniger als 1/10 Millim. betragen. In der Wirklichkeit kann aber die
Compensation durch die einfache Versezung des Widerstandes nur bei den zehn ersten
Atmosphaͤren mit Wirksamkeit geschehen; denn man erhaͤlt die Kraft nur
auf Kosten des Durchmessers der Achse, mit welcher der Hebel artikulirt, d.h. das
Instrument zur Compression wird in dem Maße schwaͤcher, in welchem die Kraft
groͤßer wird. Wenn es aber nicht angeht, den Widerstand uͤber gewisse,
ziemlich enge Graͤnzen hinaus zu versezen, so kann man ohne Nachtheil auf den
Widerstand selbst wirken, indem man denselben ununterbrochen vermindert; denn die
dynamische Wirkung der Verminderung des Widerstandes ist genau dieselbe, wie jene,
die man durch Versezung des Widerstandes erhaͤlt. Ein conischer Cylinder, in
welchem sich ein Kolben aus einer Substanz bewegen wuͤrde, die elastisch
genug waͤre, um am Ende ihres Laufes eine 4000 Mal kleinere
Oberflaͤche anzunehmen, als sie beim Beginne desselben hatte, wuͤrde
vollkommen den Bedingungen einer genauen Compensation mit 1/8 Atmosphaͤre
entsprechen. Wenn man nicht im Stande ist, durch einen einzigen Cylinder diese
ununterbrochene Verminderung des Durchmessers des Kolbens zu erhalten, so kann man
dasselbe Volumen Luft in mehreren Cylindern von ungleichem Durchmesser des Kolbens
comprimiren; nur springt bei dieser Einrichtung die Compensation schnell von einem
Cylinder auf den anderen uͤber, und erfordert, statt daß sie durch das
anhaltende Gewicht Einer oder einer halben Atmosphaͤre bewirkt wird, die
ganze Kraft, welche noͤthig ist, um das Gas des ersten Cylinders in den
zweiten Cylinder, aus dem zweiten in den dritten n. s. f. zu treiben; diese Kraft
ist um so großer, je weiter das Verhaͤltniß der Capacitaͤt der
Cylinder zu einander entfernt ist. Bei einer Maschine, die nach dem Systeme mehrerer
solidarischer Cylinder erbaut ist, besteht die Kraft, welche
anzubringen ist, in dem Gewichte, welches erfordert wird, um dem Druke auf
einen jeden der Kolben das Gleichgewicht zu halten, und das Product ist der
Druk, oder die Zahl der Atmosphaͤren, welche dieser Druk vorstellt, auf die
zweite, dritte oder vierte Potenz erhoben, je nachdem man das Gas zwei, drei oder
vier aufeinander folgenden Compressionen unterwirft.
Man kann mithin auf eine mechanische oder auf eine statische Weise zur Compensation gelangen. Im ersten
Falle betraͤgt das Anfangs- oder Grundgewicht (poids initial), das dem Widerstande zu allen Zeiten das Gleichgewicht
halten muß, nur die Haͤlfte oder den vierten Theil einer Atmosphaͤre,
wo dann dessen Wirkung auf eine kleine Zahl von Atmosphaͤren
beschraͤnkt ist; im zweiten Falle beginnt der Druk hoͤher und mit
weniger Sparsamkeit, geht aber ohne Vermehrung oder Erhoͤhung bis ins
Unendliche fort. Die Verbindung dieser beiden Verfahrungsweisen bildet den
Hauptgegenstand dieser Abhandlung. An der Maschine, die ich nach diesem doppelten
Grundsaze baute, wuͤrde ein Gewicht von Einer
Atmosphaͤre, das auf das Ende der Kurbel wirkt, einen Druk von
zehntausend Atmosphaͤren hervorbringen. Als ich mich im Jahre 1829
um den Preis aus der Mechanik, den de Montgon stiftete,
bewarb, konnte ich der Maschine noch nicht alle die Vollkommenheit geben, deren sie
faͤhig ist; die AkademieDer Verfasser wurde schon im J. 1829 fuͤr diese Maschine mit dem
Preise gekroͤnt, erhielt aber im J. 1830 neuerdings den Preis aus der
Mechanik fuͤr die Verbesserungen, die hier beschrieben sind. zeigte sich daher mehr wegen der vollkommenen Neuheit
der Theorie, als wegen der Maschine selbst,
gnaͤdig gegen mich, indem sie den großen Einfluß erkannte, den diese Theorie
auf die Vervollkommnung der Mechanik in ihrer Anwendung auf die Compression
elastischer Fluͤssigkeiten haben koͤnnte und muͤßte.
Diese Maschine, die zur Demonstration gut ist, hatte zwei Nachtheile, wie man sich
durch Betrachtung von Fig. 2 uͤberzeugen
kann, wenn man annimmt, daß statt des Drehapparates ABCE ein einfacher Hebel angebracht waͤre. Erster Nachtheil. Die Maschine wird durch einen Hebel von 15 Fuß
Laͤnge, dessen Gebrauch sehr unbequem ist, in Bewegung gesezt; die
Vertheilung der Kolben auf beiden Seiten des Stuͤzpunktes und die Zahl dieser
Kolben erfordern eine sehr schwere Grundmauer und einen kostspieligen Bau. Diesem
Nachtheile hat der Erfinder durch eine Einrichtung abgeholfen, in deren Folge sich
sein System leicht auf die verschiedenen Kuͤnste und Zweige der Industrie
anwenden laͤßt. Fig. 1 zeigt eine
Drehpumpe mit statischer Compensation, an welcher ein einziger
Cylinder das Geschaͤft von zwei ungleichen
Pumpenstiefeln versieht. Diese Vereinfachung hat nicht bloß in Hinsicht auf
die Wohlfeilheit und Leichtigkeit des Apparates, der leicht tragbar ist, einen
großen Vortheil, sondern sie gewaͤhrt auch noch dadurch einen eben so großen
Vortheil, daß sie
sich selbst als Abkuͤhler dient. Man weiß naͤmlich, daß sich bei der
Compression eine sehr große Hize entwikelt, die das Leder des Kolbens schnell zu
Grunde richtet, und den Widerstand vermehrt, so daß ein groͤßerer Aufwand von
Kraft noͤthig wird. Um diesem Nachtheile, der an meiner Pumpe vom Jahre 1829
in vollem Maße vorhanden ist, abzuhelfen, muß man den Stiefel der Pumpe in Wasser
tauchen, welches an der Maschine, die Fig. 2 und 3 dargestellt ist,
bestaͤndig erneuert werden muß. Die ringfoͤrmige Einrichtung des
zweiten Raumes, der zwischen dem Cylinder selbst und der Kolbenstange gebildet wird,
bringt die Luft mit einer metallischen, sehr weiten Oberflaͤche in
Beruͤhrung; uͤberdieß wird der Kolben, der die innere Wand des
ringfoͤrmigen Raumes bildet, jedes Mal so oft er sich uͤber den
Cylinder erhebt, durch die aͤußere Luft abgekuͤhlt, indem er einen
Theil des Waͤrmestoffes abgibt, der sich an seiner Oberflaͤche
abgesezt hatte. Eine nach diesem Grundsaze erbaute Maschine comprimirte in einer
Stunde 1 1/2 Kilogrammen Luft auf 40 Atmosphaͤren, ohne sich merklich zu
erhizen.
Zweiter Nachtheil. Der zweite Uebelstand an meiner ersten
Maschine war, daß sie den Grundsaz, auf welchem sie beruht, nicht in der vollen
Entwikelung, die er zulaͤßt, zeigte; sondern daß sie die Compensation roh und
sprungweise, und von einem Druke von 10 Atmosphaͤren ausgehend, bewirkte.
Fig. 5 und
Fig. 2
stellen das System in seiner ganzen Vollendung dar: die Compensation geschieht in
demselben durch das Gewicht einer halben Atmosphaͤre
ohne Luͤke und auf eine gleichfoͤrmige Weise. Dieses Resultat
war bloß dadurch zu erreichen, daß man mit der urspruͤnglichen Maschine eine
ganz verschiedene Vorrichtung verband, die sich auch auf die gewoͤhnliche
Pumpe anwenden laͤßt, im Falle der Druk nicht uͤber 10
Atmosphaͤren betragen muͤßte, und die die compensirende Wirkung durch
die mechanische Annaͤherung des Widerstandes an den
Stuͤzpunkt hervorbringt. Durch diese Verbesserung vermindere ich den
Kraftaufwand von 10 Menschen, den meine erste Maschine erforderte (die nach dem
Berichte des Hrn. Navier uͤber dieselbe bei einem
Druke von 1000 Atmosphaͤren so viel bewirkte, als wenn 300 Menschen an einer
gewoͤhnlichen Pumpe gearbeitet haͤtten), auf den Kraftaufwand eines
einzigen Menschen! Dieses Resultat erreichte ich
durch eine neue Schneke mit Wechselbewegung, mit der ich
mich zuerst beschaͤftigen will.
Drehpumpe mit einer Schneke. (Fig. 5 und Fig.
2.)
Der Grundsaz, auf welchem die neue Wechselbewegung beruht, ist bloß eine Modification
der Schneke der Uhrmacher, der ich eine abwechselnde Bewegung gab. Eine Schneke oder
Spirale, deren Elemente mit dem Geseze von Mariotte uͤbereinstimmen, und
aus welcher sich eine Kette aufrollt, die an dem Hebel, der den Kolben bewegt,
befestigt ist, schien mir die Bedingung eines Triebrades zu ersezen, dessen
Durchmesser waͤhrend des Laufes des Hebels abnaͤhme. Die Anwendung der
Schneke als Mittel, um eine abwechselnde Bewegung in eine drehende umzuwandeln,
erforderte jedoch mehrere Bedingungen. 1) Da der Zug des Hebels auf beiden Seiten
geschieht, und da die Schneke nur nach einer Richtung, d.h. wenn sie vom
groͤßeren Durchmesser auf den kleineren uͤbergeht, nuͤzlich
wirkt, so muͤssen nothwendig zwei solche Schneken angebracht werden: eine um
den Hebel herabzulassen, und eine um denselben zu heben. 2) Da dieselben einander
mit den Scheiteln gegenuͤberstehen, und da sie in gleicher Richtung
fortgerissen werden, so muͤssen sie umgekehrt verfertigt werden. 3) endlich,
da ihr Gang nicht gleichfoͤrmig ist, und da sie einander aus diesem Grunde
nicht gegenseitig fuͤhren koͤnnen, so muͤssen sie vollkommen
unabhaͤngig von einander seyn, und dabei doch ihre Function in vollkommener
Uebereinstimmung verrichten; die eine muß sich aufrollen, waͤhrend sich die
andere abrollt, und umgekehrt. Diese complicirte Wirkung wird an jeder der Schneken
durch ein Triebrad und durch ein zur Haͤlfte gezaͤhntes Rad
hervorgebracht. Dieses Rad, welches vier Mal groͤßer ist, als das Triebrad,
macht eine Umdrehung, waͤhrend jenes deren vier macht, naͤmlich: zwei
um die Kette aufzurollen, wenn es in den gezahnten Theil eingreift, und zwei in
umgekehrter Richtung, wenn es, da es nicht mehr in die Verzahnung eingreift, frei
ist, und dem Zuge des Hebels folgt, der nun von der anderen Schneke mit fortgerissen
wird. Die Vertheilung der Zaͤhne auf den zwei Raͤdern, die die zwei
Triebraͤder fuͤhren, ist so, daß in dem Augenblike, wo der lezte Zahn
des einen Rades sich losmacht, der erste Zahn des anderen Rades sich des Triebrades
bemaͤchtigt, so daß dasselbe auf den Punkt zuruͤkgefuͤhrt wird,
von dem es ausging. Damit immer dieselben Zaͤhne einander begegnen, bewegt
ein auf der Welle der Schneke gezogener Schraubengang eine Schraubenmutter, die sich
bei ihrer zweiten Umdrehung gegen den Baken des Triebrades stemmt, und mithin dieses
hindert, den bestimmten Punkt, an welchem das Eingreifen der Zaͤhne Statt
haben muß, zu uͤberschreiten. Die beiden Raͤder mit abwechselndem
Eingreifen sind an einer und derselben Achse angebracht, und eben diese Achse
traͤgt auch ein Rad, das von dem Triebrads der Kurbel gefuͤhrt wird.
Dieses Triebrad, das vier Mal kleiner ist als das Rad, macht vier Umdrehungen,
waͤhrend die beiden Schneken sich auf- und abrollen, und
waͤhrend der Hebel steigt und faͤllt. Zu bemerken ist, daß die Kette,
die am Anfange des Laufes, wenn der Widerstand Null ist, ein wenig schief laͤuft, sich
in dem Maße mehr und mehr dem Senkrechten naͤhert, in welchem der Widerstand
zunimmt. Was die Schneke betrifft, so muß die Aufwikelung derselben an der Stelle
der Articulation der Kette genau den Lauf des Kolbens darstellen. Die Elemente ihrer
Einrichtung haͤngen von der Natur der Compensation ab, die ihren
Ausgangspunkt hoͤher oder niederer an dem Maßstabe des Drukes haben kann. Je
kleiner das Gewicht seyn wird, dessen Versezung die Compensation bewirkt, um so
fruͤher wird es sich der Achse der Schneke naͤhern muͤssen, und
um so weniger Glieder wird es folglich in der Progression geben; dieß wuͤrde
nicht der Fall seyn, wenn der Lauf sehr groß waͤre, oder wenn der Durchmesser
der Achse der Schneke ins Unendliche vermindert werden koͤnnte. Die Wahl der
Compensation haͤngt von dem Druke ab, bis zu welchem man gelangen will. Bei
1/12 Atmosphaͤre mit vier Cylindern, deren Raumverhaͤltniß in diesem
Falle nicht groͤßer seyn darf als wie 1 zu 2, koͤnnte die Compensation
nur 16 Atmosphaͤren, die vierte Potenz von 2, erreichen. Bei einer halben
Atmosphaͤre, und unter Voraussezung einer Reihe von Cylindern, die sich wie 1
zu 10 zu einander verhielten, wuͤrde die Einwirkung der Schneke auf zwei
Kolben 100, die Einwirkung auf drei 1000, und jene auf vier Kolben 10,000
Atmosphaͤren geben; denn, wie gezeigt wurde, ist der aͤußerste Druk
das Product des Drukes eines jeden Kolbens, so oft mit sich selbst multiplicirt, als
dieser Druk wiederholt wird. Ist die Große der Schneke ein Mal bestimmt, so handelt
es sich nur mehr darum, die Momente des Widerstandes in den Zeiten des Laufes zu
kennen, und denselben die Elemente des Hebels unterzuordnen. Die Berechnung der
dynamischen Wirkung der Schnekenpumpe, die ich so eben beschrieben, hat die
Compensation bei einer halben Atmosphaͤre zur Basis.
Dynamische Wirkung der Pumpe mit einer Schneke.
Das Triebrad der Kurbel wirkt auf das Triebrad der Schneke mittelst des Rades mit
abwechselnder Verzahnung: da diese beiden Triebraͤder gleichen Durchmesser
haben, so ist das Resultat der mechanischen Vorrichtung dasselbe, als wenn die Kraft
der Kurbel direct auf die Achse der Schneke angebracht, und als wenn die Kette an
einem der Punkte des Winkelarmes der Kurbel selbst befestigt waͤre. Der
Befestigungspunkt der Kette kann naͤher bei der Drehungsachse angebracht,
oder weiter von derselben entfernt seyn, ohne daß es noͤthig waͤre,
das Gewicht, welches den Hebel bewegt, zu erhoͤhen oder zu vermindern, nur
wird der Zug der Kette mehr oder weniger schief seyn; die Verminderung der Kraft,
die aus dieser Schiefheit des Zuges entspringt, hat jedoch einen so geringen Werth,
daß es nicht noͤthig ist, dieselbe in Anschlag zu bringen. – Sezen
wir, daß das Gewicht
einer Atmosphaͤre 48 Kilogrammen auf den Kolben betrage; daß dieses Gewicht
durch die Verlaͤngerung des Wagbalkens, an welchem die Kette aufgehangen ist,
auf 24 Kilogrammen reducirt werde, und daß das Gewicht, das zur Bewirtung des Zuges
bestimmt ist, nur eine halbe Atmosphaͤre, mithin 12 Kilogrammen betrage, so
wird dieses Gewicht den, Kolben bis zu dem Punkte sinken machen, an welchem die
Schnellkraft der Luft dem Gewichte einer halben Atmosphaͤre gleich seyn wird,
d.h. bis auf den dritten Theil seines Laufes. Sezen wir aber, daß in dem Maße als
der Kolben abwaͤrts steigt, das Gewicht sich der Achse der Kurbel
naͤhert, so daß in dem Augenblike, in welchem der Kolben die Haͤlfte
seines Laufes durchgangen hat, das Gewicht die Haͤlfte des Zwischenraumes
einnimmt, der ihn am Anfange seines Laufes von dem Stuͤzpunkte trennte, so
wird das Resultat dasselbe seyn, als wenn das Gewicht verdoppelt worden
waͤre. Der Widerstand, der Anfangs nur eine halbe Atmosphaͤre betrug,
wird mithin dem Druke Einer Atmosphaͤre das Gleichgewicht halten, den der
Kolben in der Mitte seines Laufes erleidet. Bei 3/4 des Laufes desselben wird der
Druk drei Atmosphaͤren betragen. Damit ein Grund- oder Anfangsgewicht
von 12 Kilogrammen oder einer halben Atmosphaͤre drei Atmosphaͤren das
Gleichgewicht halte, muß der Widerstand in derselben Zeit, in welcher der Kolben
diesen Theil seines Laufes zuruͤklegt, sich auf 5/6 des Raumes begeben,
welcher im Principe zwischen dem Widerstande und dem Stuͤzpunkte existirte.
Bei 9/10 des Laufes betraͤgt der Druk auf den Kolben 9 Atmosphaͤren;
damit aber ein Gewicht von einer halben Atmosphaͤre den Kolben bis dahin
bringe, ist es hinlaͤnglich, daß er der Achse der Kurbel 18 Mal naͤher
ist, als er es am Anfange des Laufes war. Ich seze voraus, daß der Kolben in einem,
an seiner Basis geschlossenen, Cylinder nach dieser Hypothese abwaͤrts
steige. Die Momente des Drukes sind jedoch in der Hypothese eines Kolbens, der die
Luft in einen Behaͤlter treibt, verschieden. In diesem Falle ist das Verhaͤltniß der Momente unter einander nicht
veraͤndert, bloß die Grade des manometrischen
Maßstabes haben sich vergroͤßert. – Nach diesem Geseze nun
geschieht die Versezung des Widerstandes durch das Aufrollen der Kette auf die
Schneke. Wenn die Laͤnge der Kurbelstange, die die Schneke bewegt, nicht den
großen Durchmesser der Schneke uͤberstiege, so brauchte man, um die
Compensation einer halben Atmosphaͤre hervorzubringen, ein
gleichfoͤrmiges Gewicht von 12 Kilogrammen; allein durch die
Verlaͤngerung dieses Winkels wird dieses Gewicht am Ende der Kurbel auf den
dritten Theil oder auf 4 Kilogrammen vermindert. Mithin wird ein Gewicht von 4
Kilogrammen, das einem Gewichte einer halben Atmosphaͤre gleichkommt, hinreichen,
um auf directe Weise einen Druk von 10 Atmosphaͤren, und durch Einwirkung auf
zwei oder drei Kolben einen Druk von 100 und 1000 Atmosphaͤren
hervorzubringen. – Um die Ersparniß, die sich aus der Anwendung einer Pumpe
mit Schneken ergibt, besser schaͤzen zu koͤnnen, muß man untersuchen,
mit welchem Kraftaufwands man mit den verschiedenen gewoͤhnlichen Pumpen
dasselbe Resultat erreichen koͤnnte. Wir wollen voraussezen, daß
waͤhrend des Aufsaugens und des Hinauftreibens ein Volumen Luft auf denselben
Grad von Compression gebracht werde; wir wollen ebenso einen gleichen Lauf der
Kolben annehmen, deren Durchmesser jenem des ersten Kolbens der Pumpe mit einer
Schneke oder Spirale aͤhnlich ist. Da das Gewicht einer Atmosphaͤre
auf diesen Kolben 48 Kilogrammen betraͤgt, so werden zu dem directen Druke auf einen gewoͤhnlichen Kolben
bei
5
Atmosphaͤren
240
Kilogrammen
bei
10 –
480 –
bei
100 –
4,800 –
bei
1000 –
48,000 –
erfordert werden. Wirkt man aber auf das Ende eines Hebels, so
werden diese Gewichte in dem Verhaͤltnisse abnehmen, in welchem die Kraft
erhoͤht worden seyn wird. Wird hingegen die abwechselnde Bewegung durch eine
drehende ersezt, so ist diese Schaͤzung nicht so einfach, wie bei der
Anwendung eines Hebels auf den Kolben. – Es gibt zwei Mittel um die drehende
Bewegung hervorzubringen; man bezwekt sie erstens durch ein Triebrad, das in eine
Zahnstange eingreift, oder, was dasselbe ist, durch eine Trommel, auf die sich eine
Kette aufrollt; oder zweitens durch eine Kurbel oder durch ein excentrisches Rad.
– Der Lauf betraͤgt an der Stelle, an welcher sich die Kette auf die
Spirale aufrollt, 442 Millimeter; die Spirale macht zwei Umdrehungen um sich selbst:
ein Cylinder oder ein Triebrad, welches gleichfalls zwei Umdrehungen macht, muß
also, um den Wagbalken 442 Millimeter weit zu treiben, 72 Millimeter des
Durchmessers oder 36 Millimeter des Halbmessers durchlaufen; der Arm der Kurbel, der
die Spirale bewegt, ist 360 Millimeter lang. Das Gewicht einer Atmosphaͤre,
welches, wie wir gesehen haben, an dem Ende des Wagbalkens 24 Kilogrammen
betraͤgt, wird also an dem Ende der Kurbel um das Zehnfache weniger, d.h.
2,400 Kilogrammen ausmachen. Um die dynamische Wirkung einer solchen Pumpe zu
erhalten, braucht man bloß dieses Gewicht von 2,400 Kilogr. mit der Zahl der
Atmosphaͤren zu multipliciren, die der Druk bezeichnet. Man wird
fuͤr
5
Atmosphaͤren
12 Kilogrammen
fuͤr
10 –
24 –
fuͤr
100 –
240 –
fuͤr
1000 –
2400 –
erhalten.
Bei einer Drukpumpe, an welcher die Drehung durch eine Kurbel oder durch ein
excentrisches Rad bewirkt wird, muß die Kraft, die angewendet werden muß, auf eine
andere Weise berechnet werden. Der Durchmesser des Kreises, den die Kurbel
beschreibt, stellt den Lauf des Kolbens vor; der Arm der Kurbel wird mithin 221
Millim. lang seyn; da aber der Arm der ersten Kurbel zwei ganze Umdrehungen machen
muß, bis die zweite Kurbel die Haͤlfte ihres Kreises beschreibt, so wird die
dynamische Wirkung am Ende der Kurbel eben so groß seyn, als sie seyn wuͤrde,
wenn der Arm der zweiten Kurbel vier Mal kuͤrzer waͤre, als er
wirklich ist, d.h. wenn er 55 Millim. lang waͤre; das Verhaͤltniß mit
der Kurbel wird wie 55 zu 360 oder wie 1 zu 6,5 seyn. Das Gewicht einer
Atmosphaͤre wird mithin bei einer gewoͤhnlichen Pumpe mit Kurbel oder
mit excentrischem Rade 3,700 Kilogr. betragen. Um den Druk auszumitteln, ist es hier
nicht genug, so wie bei einer Pumpe mit Triebrad oder Trommel, dieses Gewicht mit
der Zahl der Atmosphaͤren zu multipliciren; denn, obschon sich das
Verhaͤltniß des Winkelarmes des excentrischen Rades zum Arm der Kurbel auf
keine Weise aͤndert, so entsteht doch aus der Schiefheit, des Ganges am Ende
des Kurbelarmes eine Vergroͤßerung des Laufes, welche die dynamische Wirkung
in einem bestimmten Verhaͤltnisse erhoͤhen muß. Wenn diese Vermehrung
das directe Verhaͤltniß des Widerstandes befolgen wuͤrde, so
haͤtte man, wenn man von der ersten Atmosphaͤre ausgeht, eine genaue
Compensation; allein es ist dem nichts weniger als so, sondern die dynamische
Wirkung der Kurbel steht weit unter jener, welche ein
Triebrad hervorbringt, das in ein Zahneisen eingreift. Dieß ist gegen die allgemein
angenommene Meinung. Bei niedrigem Druke, z.B. bei einem Druke unter 5
Atmosphaͤren, ist das oͤkonomische Resultat in beiden Faͤllen,
d.h. bei einer Maschine mit Zahneisen und einer Maschine mit Kurbel beinahe gleich,
indem hier ihre ganze Wirkung mit ihrer ganzen Kraft nur auf eine geringe Zahl von
Atmosphaͤren ausgeuͤbt wird. Ein rechtwinkeliges Dreiek, an welchem
eine der Seiten den Lauf des Kolbens darstellt, und dessen Hypothenuse die Sehne des
Bogens ist, der von der Kurbel in den verschiedenen Zeiten des Laufes durchlaufen,
wird, ein solches Dreiek, sage ich, ist das graphische Mittel, das ich benuzte, um
die Kraft zu berechnen, die angewendet werden muß, um den Widerstand in der
Hypothese verschiedener Grade von Druk zu uͤberwinden. Diese Berechnung
gibt
fuͤr
5
Atmosphaͤren
12,700
Kilogrammen
fuͤr
10 –
27,700 –
fuͤr
100 –
297,500 –
fuͤr
1000 –
3,515,400 –
Folgende Tabelle gibt auf einen Blik eine Uebersicht der dynamischen Wirkung der
verschiedenen neuen Pumpen im Vergleiche mit jener der gewoͤhnlichen
Pumpe.
Textabbildung Bd. 44, S. 21
Vergleichende Tabelle der
dynamischen Wirkung verschiedener Pumpen; Neue Pumpe; mit einem Hebel, welche
die Kraft auf den sechsten Theil reducirt. (Die Compensation beginnt erst bei
1/10 Atmosphaͤre.) Dieß ist die Pumpe vom J. 1829; mit Kurbel (eine
Verbesserung der ersten); mit Spiralen (eine andere Verbesserung);
Gewoͤhnliche einfache Pumpe mit einem Hebel, auf 1/6; mit einem Triebrade
oder einer Trommel; mit einer Kurbel; Gewoͤhnliche Pumpe mit doppelter
Wirkung mir einem Hebel, auf 1/6; mit einer excentrischen Kurbel; Bei 5
Atmosphaͤren; beim Steigen d. Kolbens 0 Kil.; Sinken; 40 K. beim Steigen
des Kolbens; 40 K. Sinken
Die Zahlen in dieser Tabelle geben bloß den, von der Theorie angezeigten Druk, ohne
Ruͤksicht auf die Reibung, die man hier uͤbergehen darf, da sie bei
beiden Systemen beinahe gleich ist. Nicht so verhaͤlt es sich aber mit der
Vermehrung des Drukes, welche durch die mehr oder weniger erhoͤhte
Temperatur, die sich waͤhrend des Drukes selbst entwikelt, hervorgebracht
wird. Die Einrichtung, die ich getroffen habe, und deren Beschreibung folgen wird,
gewaͤhrt in dieser Hinsicht dem neuen Systeme einen großen Vorzug vor dem
alten.
Pumpe mit statischer Compression und einem einzigen
Cylinder. (Fig. 6.)
An dieser Pumpe verrichtet ein und derselbe Cylinder die Functionen zweier Cylinder,
von denen der eine eine zwei Mal, drei Mal oder zehn Mal groͤßere
Capacitaͤt, als der andere haͤtte. Dieses Resultat erhalte ich
dadurch, daß ich die Luft, in dem Maße als sie von dem Kolben fortgetrieben wird, in
den Raum gelangen lasse, der sich hinter dem Kolben bildet; die Kolbenstange ist es
also, welche durch ihren groͤßeren oder kleineren Durchmesser das
Verhaͤltniß dieser beiden koͤrperlichen Inhalte oder
CapacitaͤtenDer Kuͤrze halber wollen wir im Laufe dieses Aufsazes den Ausdruk Capacitaͤt beibehalten.A. d. Ueb. regulirt. Diese Kolbenstange reibt sich in einer ledernen Buͤchse,
die jener bei den hydraulischen Pressen aͤhnlich ist, und der Luft keinen
Durchgang gestattet. Dieser Cylinder wiegt sich so auf zwei Zapfen, daß die
Kolbenstange, welche von einem excentrischen Rade gefuͤhrt wird, denselben
frei und ohne Kraftaufwand begleiten kann. Der Recipient oder Behaͤlter ist
hier auf einem der Zapfen angebracht, welcher zu diesem Behufe mittelst einer
Klappe, die sich am oberen Theile dieses Raumes oder dieser Capacitaͤt
befindet, und die sich von Innen nach Außen oͤffnet, mit der zweiten
Capacitaͤt communicirt. Soll der Recipient fest stehen, und sich nicht mit
dem Cylinder wiegen, so kann eine kupferne oder bleierne, etwas biegsame und
spiralfoͤrmige Roͤhre, die den Schwingungen nachgibt, als
Verbindungsstuͤk zwischen dem Behaͤlter und dem Stiefel der Pumpe
dienen. Eine Klappe, die sich von Außen nach Innen oͤffnet, und die an dem
unteren Theile des Cylinders angebracht ist, erfuͤllt die Aufgabe, das Gas in
die erste Capacitaͤt zu leiten. Eine andere, an der Basis des Kolbens selbst
befindliche, Klappe leitet das Gas in dem Maße in die zweite Capacitaͤt, in
welchem es aus der ersten getrieben wird. Das Gas koͤnnte eben so gut auch
durch einen der Zapfen hineingeleitet werden; dieser muͤßte jedoch zu diesem Zweke mit einer
Klappe, die sich von Außen nach Innen oͤffnet, versehen seyn. Die dynamische
Wirkung der Maschine berechnet sich durch die Kraft, welche noͤthig ist, um
das Gas der ersten Capacitaͤt in der zweiten zu comprimiren, und diese Kraft
folgt dem, durch Hie Wirkung der Excentricitaͤt modificirten,
Verhaͤltnisse der Capacitaͤt. Da nun die Capacitaͤten an der
Pumpe, welche ich beschreibe, sich wie 1 zu 5 verhalten, so befolgt auch der Druk
dieses Verhaͤltniß, und nimmt man dieselben Bedingungen des Laufes und der
Oberflaͤche wie an dem anderen Apparate an, so erhaͤlt man als das
Gewicht, welches die Kraft bezeichnet, die noͤthig ist um den Kolben an das
Ende seines Laufes zu bringen, 12,7 Kilogr. weniger 3,7 Kilogr. (dem Gewichte der
atmosphaͤrischen Luft) = 8 Kilogr. (Siehe die Tabelle.)
Man kann, ohne irgend etwas an der Einrichtung zu aͤndern, an derselben Achse
auch noch einen zweiten Stiefel anbringen, so daß man auf diese Weise vier
Capacitaͤten erhaͤlt. Diese beiden Pumpenstiefel von ungleichen
Durchmessern wuͤrden so mit einander communiciren, daß die Luft nur dann in
den zweiten Stiefel gelangt, wenn sie in dem ersten bereits eine doppelte
Compression erlitten hat.
Aus dieser Einrichtung ergibt sich nicht bloß eine groͤßere Leichtigkeit, ein
weniger laͤstiges Volumen und ein weniger kostspieliger Bau, sondern sie
gewaͤhrt auch noch andere Vortheile. Der vorzuͤglichste derselben ist,
daß dadurch die metallische Oberflaͤche, welche mit dem
Gase in Beruͤhrung kommt, bedeutend vergroͤßert wird, und
daß, bei einer laͤnger fortgesezten Arbeit, die Erhoͤhung der
Temperatur beinahe null und nichtig wird, indem der Waͤrmestoff,
waͤhrend er sich durch die Compression entwikelt, nach Außen abgegeben wird.
Dieß erfolgt nicht in demselben Maße, wenn man auf mehrere Kolben wirkt, wie dieß
bei meiner ersten Pumpe der Fall war, oder wenn man, wie bei der
gewoͤhnlichen Pumpe, auf einen einzelnen oder isolirten Kolben wirkt.
Ueber die Wirkung, die durch dieses neue Verfahren hervorgebracht wird, kann man sich
leicht genaue Rechnung stellen. Sezen wir z.B., daß ein Volumen Luft auf den zehnten
Theil reducirt werden soll; daß der Durchmesser des Cylinders und der Lauf des
Kolbens 0,100 Millim. betrage, so muß, um die ringfoͤrmige Capacitaͤt,
in welche das Volumen der Luft gedruͤkt werden muß, in die gehoͤrigen
Umstaͤnde zu bringen, der, aͤußere Durchmesser des Kolbens 0,095
Millim. betragen. Um die metallische Oberflaͤche, die mit dem, auf 1/10
seines Volumens gebrachten. Gase in Beruͤhrung steht, zu finden, braucht man
nur den Umfang dieser beiden Durchmesser mit 0,100 Millim., wodurch der Lauf bezeichnet ist, zu
multipliciren: dieß gibt mithin fuͤr die Oberflaͤche des Cylinders
31,415 Quadrat-Millimeter
und fuͤr die Oberflaͤche des
Kolbens
29,845
–––––
Total-Oberflaͤche
61,260.
Wuͤrde die Compression, wie an meiner Pumpe vom Jahre 1829, in zwei isolirten
Cylindern geschehen, von denen der zweite eine 10 Mal geringere Capacitaͤt
haͤtte als der erste, oder, was dasselbe ist, dessen Flaͤcheninhalt
sich zum Flaͤcheninhalte des ersten wie 1 zu 10 verhalten wuͤrde, so
wuͤrde der innere Durchmesser des kleinen Cylinders 0,031 Millim., und die
metallische, mit dem Gase in Beruͤhrung stehende, Oberflaͤche 9,974
Quadrat-Millimeter betragen. Das Verhaͤltniß der Oberflaͤche
ist mithin in diesen beiden Faͤllen beilaͤufig wie 1 zu 6.
Ein anderer Vortheil der neuen Einrichtung besteht darin, daß die, von der
Kolbenstange gebildete. Wand abwechselnd mit dem comprimirten Gase und mit der
atmosphaͤrischen Luft in Beruͤhrung tritt, und an diese leztere einen
Theil des Waͤrmestoffes abgibt, der sich auf ihrer Oberflaͤche
ablagerte, und nicht Zeit hatte in die Metallschichte einzudringen.
Geschaͤhe der Druk, wie bei der gewoͤhnlichen Pumpe in einem einzigen
Cylinder, so wuͤrde das, auf den zehnten Theil reducirte, Volumen Luft im
Cylinder eine Schichte von 0,010 Millim. bilden, deren metallische
Oberflaͤche 3,141 Quadrat-Millimeter betruͤge, oder die sich,
wenn man die gewoͤhnliche Pumpe mit der verbesserten vergleicht, wie 1 zu 20
verhielte, waͤhrend dieses Verhaͤltniß bei der Pumpe mit zwei
ungleichen Cylindern, die ich im Jahre 1829 vorlegte, nur wie 1 zu 3 ist.
Ich muß bemerken, daß ich bei der Berechnung der Oberflaͤchen den
Flaͤcheninhalt der Basis des Kolbens und der Basis des Cylinders nicht in
Rechnung brachte. Diese Umstaͤnde sind in den beiden ersten Faͤllen
ziemlich gleich; in der Hypothese der gewoͤhnlichen Pumpe ist aber die
Oberflaͤche um 1/10 kleiner, wodurch die Wirkung, die die Beruͤhrung
der Oberflaͤchen hervorbringt, um eben so viel kleiner wird.
Die Wichtigkeit dieser Verbesserung ergibt sich, wenn man beruͤksichtigt, daß
die Erhoͤhung der Temperatur einer Seits das Leder schnell zerstoͤrt,
indem sie dasselbe austroknet, die Reibung sehr stark macht, und das Oehl, das die
Oberflaͤchen schluͤpfrig erhalten soll, zersezt; und anderer Seits die
Spannung des Gases, und mithin den noͤthigen Kraftaufwand bedeutend
erhoͤht. Es ist bekannt, daß durch die Reduction eines Volumens Luft auf
seinen zehnten Theil so
viel Waͤrmestoff entwikelt wird, als erforderlich ist, um dessen Temperatur
bis auf 440° steigen zu machen. Man weiß ferner auch, daß das Volumen eines
Gases sich bei jedem Grade Waͤrme um 1/226,67 seines Volumens bei 0
vergroͤßert, und daß folglich, wenn die Temperatur auf 226°,67 stiege
(was leicht geschehen koͤnnte), der Widerstand oder der Druk verdoppelt
wuͤrde, indem dann das Volumen der Luft gerade doppelt so groß seyn
wuͤrde, als es am Anfange war. Um nun diesem Nachtheile abzuhelfen, muß man,
wenn man mit einer gewoͤhnlichen Drukpumpe arbeitet, den Cylinder in ein
Gefaͤß mit Wasser tauchen, und dieses Wasser muß bestaͤndig erneuert
werden. In diese Nothwendigkeit ist man auch bei jenen Pumpen versezt, in welchen
die doppelte Compression in zwei isolirten Cylindern hervorgebracht wird. Das
Laͤstige und Bindende eines solchen Apparates ist eben so einleuchtend, wie
die Vereinfachung klar ist, die ein Apparat darbietet, der keines Abkuͤhlens
bedarf.
Ich comprimirte mit einer, nach dem neuen Principe erbauten. Pumpe mit Huͤlfe
eines Menschen in einer Stunde 1 1/2 Kilogrammen Luft auf 40 Atmosphaͤren,
ohne daß die Temperatur des Stiefels der Pumpe merklich erhoͤht worden
waͤre.
Schluß.
Bei den alten Pumpen nimmt die Kraft mit dem Druke zu.
Bei der neuen Pumpe hingegen wuͤrde ein gleichfoͤrmiges Gewicht von
einer halben Atmosphaͤre, welches auf das Ende einer Kurbel wirkt,
hinreichen, um den Druk weit uͤber die Glaͤnzen hinaus zu erheben, bei
welchen die Gase aufhoͤren comprimirbar zu seyn.
Bei 1000 Atmosphaͤren ist das Verhaͤltniß des Kraftaufwandes in derselben Zeit und bei gleichem Volumen, vorausgesezt, daß alle Umstaͤnde ganz gleich
sind, wie 8 Kilogr. zu 1200 Kilogr. oder wie 1 zu 150. (Siehe die Tabelle und die
ihr vorausgehende Erklaͤrung.)
Die Ersparung im Baue allein, in so fern sie den Widerstand und die Kraft betrifft,
die man dem Instrumente nothwendig geben muß, damit es z.B. die Gewalt von 1000
Atmosphaͤren aushalten kann, wuͤrde hinreichen, um den neuen Pumpen
bei weitem den Vorzug vor den alten zu geben. Die Kraft, die in der
gewoͤhnlichen Pumpe ein Volumen Luft bis auf seinen tausendsten Theil
reducirt, ist 24,000, auf die Kolbenstange druͤkenden, Kilogrammen gleich.
Durch die Anwendung meines Verfahrens hingegen wird diese Kraft auf 1440 Kilogrammen
vermindert, die auf drei Kolben vertheilt sind, naͤmlich: 480 Kilogr. beim
Aufsaugen und 960 beim Comprimiren.
Da der Widerstand der Kraft angemessen seyn muß, die auf ihn wirkt, so wird sich die
Ersparniß an der Staͤrke, die man den verschiedenen Theilen des Apparates,
wie der Kolbenstange, den Achsen der Hebel, dem Gestelle geben muß, wie 960 zu
24,000 Kilogr., oder wie 1 zu 25 verhalten.
Bei dieser Schaͤzung habe ich jedoch die Reibungen nicht in Anschlag gebracht,
indem deren Berechnung von einer Menge von Umstaͤnden abhaͤngt;
uͤbrigens sind alle diese Umstaͤnde beinahe in beiden Faͤllen
gleich, so daß sie die von mir angegebenen Resultate nicht aͤndern.
Die Unvollstaͤndigkeit des zur Compression gebraͤuchlichen Instrumentes
verhinderte bisher die Anwendung der comprimirten Luft in einer Menge von
Faͤllen, in welchen sie sehr vortheilhaft oder sehr nuͤzlich gewesen
waͤre. Die Erfindung eines weniger schwierigen und laͤstigen
Verfahrens, durch welches zugleich sowohl an Kraft als an Zeit erspart wird, wird
einer Reihe von Untersuchungen, die zum Nuzen der Kuͤnste und der Industrie
ausfallen muͤssen, die Bahn oͤffnen. Ich will hier die
vorzuͤglichsten Faͤlle angeben, in welchen die neue Pumpe mit großem
Vortheile angewendet werden kann.
1) Bei den Respirations-Apparaten, mittelst welchen
man unter dem Wasser oder in einem mephitischen Gase arbeiten kann (z.B. bei den
Apparaten des Hrn. Lemaire d'Angerville).Die Erfindungen des Hrn. Thilorier wuͤrden
sicher auch auf die Ideen des sel. Hrn. Hofrathes und Directors Schultes in Betreff seiner Tauchergloke und
seiner Schifffahrt unter dem Wasser (man vergleiche polytechnisches Journal
Bd. XVIII. S. 176 und Bd. XXVII. S. 104.) sehr großen und
foͤrderlichen Einfluß ausgeuͤbt haben. Schade daß dieselben
nicht mehr zu seiner Kenntniß gelangen konnten.A. d. Ueb.
2) Zur Darstellung der Gase in fluͤssigem Zustande,
wodurch nicht bloß die chemische Theorie vervollkommnet, sondern auch neue Zweige
der Industrie gegruͤndet werden koͤnnen; so koͤnnte z.B. eine
Fabrik, in welcher fluͤssig gemachtes kohlensaures Gas bereitet
wuͤrde, sehr eintraͤglich werden. Eine Pinte dieser
Fluͤssigkeit, welche 200 Pinten mit Gas impraͤgnirten Wassers
repraͤsentirt, koͤnnte durch einen leicht ausdenkbaren Apparat benuzt
werden, um bei Tische augenbliklich jedes beliebige Getraͤnk mit Gas zu
impraͤgniren.
3) Zur Beschleunigung des Filtrirens; klebrige und fette
Fluͤssigkeiten, wie Syrupe und Oehle, ließen sich leicht unter einem Druke
von Einer oder zwei Atmosphaͤren durch das Spiel einer Pumpe oder durch
Anschaffung eines Behaͤlters mit comprimirter Luft filtriren.
4) Zu eigenen Pressen, welche ich Luftpressen (presses aéroliques) nennen
werde. Die Spannkraft der Luft koͤnnte in vielen Faͤllen, in welchen
man einen mehr elastischen Druk braucht, als man ihn durch die hydraulische Presse
erhaͤlt, die unbeugsame Kraft des Wassers ersezen.
5) endlich zur Errichtung von Kraftmagazinen, um die
ungleiche und eigensinnige Wirkung des Dampfes durch eine verstaͤndigere und
weniger gefaͤhrliche Gewalt zu ersezen. Es wurde in England ein Patent auf
einen Wagen genommen, der von der Luft bewegt wuͤrde. Diese Idee, die im
ersten Augenblike absurd scheinen mag, ließe sich leicht und nuͤzlich auf
eine Schifffahrt unter dem Meere anwenden, da der
Bewegungsapparat zugleich auch zur Unterhaltung der Respiration dienen
koͤnnte. Ein Behaͤlter aus Eisenplatten von der Groͤße eines
Kubikmeters, von zwei Centimeter Dike, und welcher 900 Kilogrammen wiegt,
wuͤrde, mit 100 Atmosphaͤren geladen, die dynamische Wirkung eines
Pferdes innerhalb 11 Stunden enthalten.
Erklaͤrung der Figuren, welche die drei Systeme der
Pumpen zur Compression der Gase darstellen.
Fig. 1.
Seitenaufriß und Durchschnitt einer Gas-Compressionspumpe mit zwei
Cylindern.
A, Cylinder des großen Kolbens.
A', Cylinder des kleinen Kolbens.
B, großer Kolben.
B', kleiner Kolben.
CC, lederne Buͤchsen, worin die
Kolbenstangen spielen.
D, Klappe, welche die Luft von Außen nach Innen in den
Hohlraum des Cylinders A leitet.
D', Klappe, die die Luft in die erste Capacitaͤt
oder in den ersten Raum des Cylinders A leitet.
E, Klappe an der Basis des Kolbens B, die sich von der ersten Capacitaͤt in die
zweite oͤffnet.
E', Klappe an der Basis des Kolbens B', welche sich von der ersten Capacitaͤt in die
zweite oͤffnet.
F, Klappe an der Spize der zweiten Capacitaͤt des
Cylinders A, welche der Luft, die sich in die erste
Capacitaͤt des Cylinders A' begibt, Ausgang
gestattet.
F', Klappe an der Spize der zweiten Capacitaͤt
des Cylinders A', durch welche die Luft in den,
uͤber dem Zapfen G' angebrachten,
Behaͤlter tritt.
GG', Zapfen, auf welchen sich die Heiden Cylinder
in dem Falle wiegen
wuͤrden, wenn sie von einem excentrischen Rade gefuͤhrt
wuͤrden.
HH, Gabeln des Hebels, an deren Enden Ketten
angebracht sind.
N, großer Hebel oder Wagbalken, der die Pumpen in
Bewegung sezt.
O, Saͤule, die dem großen Hebel als
Stuͤzpunkt dient.
P, Stange, die an dem Hebel N befestigt ist.
Q, Mittelpunkt der Bewegung des Hebels.
RR, Kolbenstangen.
S, Querstuͤk, welches die beiden Stangen mit
einander verbindet.
T, Basis, auf welcher der Apparat ruht.
X, Communicationsroͤhre zwischen den beiden
Cylindern.
Fig. 2.
Seitenaufriß der Gas-Compressionspumpe mit drei Cylindern sammt dem
Mechanismus, durch welchen sie in Bewegung gesezt wird.
Fig. 3.
Ansicht des dritten Kolbens und des Mechanismus, durch welchen er bewegt wird, von
Vorne.
Fig. 4. Der
Kolben des großen Cylinders, fuͤr sich allein und in einem doppelt
groͤßeren Maßstabe dargestellt.
A, Spirale oder Schneke, auf die sich die Kette B aufrollt.
C, Gabel des Hebels oder Wagbalkens, an deren beiden
Enden die Ketten B befestigt sind.
EE, große Raͤder mit abwechselnder
Verzahnung; sie sind nur an der einen Haͤlfte ihres Umfanges
gezaͤhnt.
G, Triebrad der Kurbel.
L, Kurbel.
MM'M'', Behaͤlter mit Wasser, in welche die
Cylinder aa'a'' getaucht sind, damit sie sich
waͤhrend der Arbeit nicht erhizen.
N, Hebel oder Wagbalken.
O, Saͤule, auf welche sich der Hebel
stuͤzt.
PP'P'' Kolbenstangen der Cylinder.
Q, Mittelpunkt der Bewegung, des Hebels N.
R,SS, Stuͤzen der Basis T der Pumpen.
VV, Gestell aus Gußeisen.
X, Achse der Schneken A.
Z, Communicationsroͤhre zwischen den drei
Cylindern.
a, erster Kolben.
a', zweiter Kolben.
a'', dritter Kolben.
b, Klappe, die sich in den Stiefel der Pumpe a oͤffnet, und dem Gase, das dem Versuche
unterworfen wird, Zutritt gestattet.
b', Klappe, die die Luft vom ersten Cylinder in den
zweiten gelangen laͤßt.
c, Klappe, welche sich in den Stiefel der Pumpe a' oͤffnet, und welche gehobelt wird, wenn die
Luft aus dem ersten Cylinder in den zweiten tritt.
c', Klappe, welche der Luft gestattet, aus dem zweiten
Cylinder in den dritten uͤberzugehen, wenn der Kolben a' bei seinem Abwartssteigen die Luft comprimirt, die ihm durch den ersten
Kolben geliefert wurde.
d, Klappe des Stiesels der Pumpe a'', die die Luft, welche von dem Kolben a'
verdichtet wurde, hereinlaͤßt.
d', Klappe, durch welche das Volumen Luft, das bereits
in den Cylindern a und a'
zwei auf einander folgende Compressionen erlitten hat, in den Behaͤlter f getrieben wird.
e, Ansaz, an welchem eine lederne Roͤhre
befestigt ist, die mit einem Gazometer in Verbindung steht.
f, Behaͤlter, in welchen das Gas gedruͤkt
wird.
g, Klappe des Behaͤlters.
h, Schraube, die sich in der Stopfbuͤchse i reibt, und welche, indem sie sich auf die Klappe g stuͤzt, das comprimirte Gas in den
Behaͤlter treten laͤßt.
i, Stopfbuͤchse.
ll, Rahmen, der die Stange des Kolbens a fuͤhrt.
Fig. 6. Aufriß
einer statischen Compressionspumpe mit einem einzigen Cylinder.
Fig. 7.
Durchschnitt des Stiefels dieser Pumpe, in welchem die Klappen und die Einrichtung
des Kolbens zu sehen.
AA, Cylinder mit doppelter Wirkung.
B, Kolben.
CC, Stopfbuͤchse, worin die Kolbenstange
spielt.
D, Klappe, durch welche die aͤußere Luft in die
erste Capacitaͤt tritt.
E, Klappe, die sich von der ersten Capacitaͤt in
die zweite oͤffnet.
F, Klappe an dem Scheitel der zweiten Capacitaͤt,
die der Luft den Zutritt in den Behaͤlter gestattet.
GG, Zapfen auf denen sich der Cylinder A wiegt.
H, Kurbel, welche die excentrische Bewegung bewirkt.
J, Zahnrad, in welches das Triebrad K eingreift.
K, Triebrad.
L, Kurbel.
M, Gestell der Pumpe.
Fig. 5. Aufriß
einer Drehpumpe mit Schneke zur Compression der Gase.
AA, Schneken, auf welche sich die beiden Ketten
BB aufrollen.
CC, Gabel des Hebels, an dessen beiden Enden die
Ketten befestigt sind.
DD', Triebraͤder, die an der Achse der Spirale
angebracht sind.
EE, große Raͤder mit abwechselnder
Verzahnung, welche die Triebraͤder DD
fuͤhren, und die bloß an der Haͤlfte ihres Umfanges gezaͤhnt
sind.
F, bewegendes Rad.
G, Triebrad an der Achse der Kurbel angebracht.
HH, mit Schraubengaͤngen versehene
Schraubenmuͤtter, die von den Sperrern JJ
zuruͤkgehalten werden, und auf der Achse der Spiralen eine Wechselbewegung
erhalten.
K, Bewegungswelle.
L, Kurbel.
M, Behaͤlter, in den der Stiefel der Pumpe
getaucht ist.
S, Stuͤze des Stiefels der Pumpe.
VV, Gestell aus Gußeisen.
X, Stuͤze der Achse der Schneken.
Anmerkung.
Statt der Kette B kann man leicht auch ein Zahneisen von
einer bestimmten Form, das an dem Ende des Hebels fest angebracht waͤre,
anwenden. In diesem Falle muͤßte die Spirale gezaͤhnt seyn; die
Kruͤmmung des Zahneisens muͤßte so modificirt seyn, daß ihr
Entwikelungspunkt immer mit den entsprechenden Spizen der Spiralen zusammenfiele. Da
diese, sehr leicht anbringbare, Vorrichtung an dem Mechanismus der Wechselbewegung
nichts aͤndert, so halte ich es nicht fuͤr noͤthig eine
Zeichnung davon zu geben, sondern fuͤhre sie hier bloß an, weil sie mit
Vortheil statt der Kette angewendet werden kann, besonders wenn die Maschine in
einem großen Maßstabe gebaut wird.