Titel: | Beseitigung des Hauptfehlers derjenigen Pumpwerke, bei welchen die Transmission der Triebkraft durch Wassersäulen vermittelt wird; von C. M. Goulier. |
Autor: | A. P. |
Fundstelle: | Band 229, Jahrgang 1878, S. 229 |
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Beseitigung des Hauptfehlers derjenigen
Pumpwerke, bei welchen die Transmission der Triebkraft durch Wassersäulen vermittelt
wird; von C. M.
Goulier.
Mit Abbildungen auf Tafel 17.
Goulier, über hydraulischen Pumpenbetrieb.
Mit dem nicht sehr passend gewählten Ausdrucke „endlose Pumpen“ pflegt man
einfach- oder doppeltwirkende Druckpumpen zu bezeichnen, welche, in der Nähe des zu
liebenden Wassers aufgestellt, von einem entfernten Motor aus durch Vermittlung von
Wassersäulen, statt der Kunstgestänge, in Betrieb gesetzt werden. Jede dieser die
Stelle der üblichen Transmission vertretenden Wassersäulen ist, wie die schematische
Skizze Fig. 5 Taf. 17 veranschaulicht, in einer Rohrleitung zwischen dem Kolben
eines zur Hebepumpe und eines zum entfernten Motor gehörigen Cylinders
eingeschlossen. Der auf den oberen Kolben ausgeübte Druck pflanzt sich durch die
Wassersäule auf den unteren Kolben fort und setzt den mit diesem an einer und
derselben Stange sitzenden Hauptkolben in Bewegung.
Es liegt unzweifelhaft in dieser Methode, insbesondere wenn es sich, wie bei
Bergwerken, um die Fortpflanzung einer Triebkraft auf gröſsere Entfernung und in
wechselnden Richtungen handelt, ein groſser Vortheil gegenüber der Transmission
durch Kunstgestänge. Doch sind derartige Pumpen mit einem bedeutenden Uebelstande
behaftet, auf welchen zuerst Bourdon aufmerksam machte
und den wir hier näher erläutern wollen, um alsdann die geeigneten Mittel zu seiner
Abhilfe zu bezeichnen. Wenn nämlich der Gang der Pumpe ein regelmäſsiger sein soll,
so müssen die abwechselnden Impulse nach entgegengesetzten Richtungen dem Kolben
gleiche Hube ertheilen. Gewöhnlich aber sind diese entgegengesetzten Hube ungleich,
entweder in Folge constructiver Ungenauigkeiten, oder in Folge der Abnutzung oder
auch der ungleichen Entweichungen zwischen Kolben und Cylinder. Die Function der
Maschine ist alsdann keine normale mehr. Zum Beweis dieser Behauptung wollen wir
annehmen, die doppeltwirkende Druckpumpe liege horizontal und bei einer Hubhöhe der
beiden oberen Kolben von 100mm betrage die
gemeinschaftliche Hublänge der unteren Kolben 95mm
bei der Bewegung von links nach rechts und 100mm
bei der Bewegung von rechts nach links. Nach diesem Doppelhube wird sich der Kolben
bezüglich seiner Anfangslage um 5mm weiter links
befinden. Dieses Zurückweichen um 5mm wrird sich nach jedem Doppelhub wiederholen, so
daſs der Kolben bald gegen das linke Ende des Pumpencylinders anstoſsen muſs. Von
diesem Augenblicke an wird sich bei der Bewegung nach rechts der Kolben vom linken
Cylinderende nur um 95mm entfernen; es muſs daher
die nunmehr erfolgende rückgängige Bewegung sowohl des unteren, als auch des oberen
Kolbens nach Zurücklegung jener Strecke von 95mm
ins Stocken gerathen. Dieser Umstand wäre wohl ohne besonderen Belang, wenn die
oberen Pumpen mittels eines Hebels aus freier Hand in Betrieb gesetzt würden, weil
alsdann der Pumpende, sobald er den durch das Anhalten des Hauptkolbens
hervorgebrachten Widerstand fühlte, unwillkürlich aufhören würde, einen Druck auf
den Hebel auszuüben. Anders aber verhält es sich, wenn die Kolben der beiden oberen
Pumpen durch einen besonderen Mechanismus, z.B. von einer Schwungradwelle aus, in
Bewegung gesetzt werden. Alsdann wird der rechtsseitige Kolben nach Zurücklegung der
erwähnten 95mm, um seinen Hub von 100mm zu vollenden, auf die Wassersäule einen
übermäſsigen Druck ausüben, welcher entweder in der Rohrleitung eine zur Aufnahme
des Wasserüberschusses genügende Ausdehnung hervorbringt, oder diesem Ueberschusse
durch die Fugen oder rings um die Kolbenliderung gewaltsam einen Ausgang verschafft.
In diesem Umstände ist die Hauptursache des Miſserfolges verschiedener
doppeltwirkender Pumpen
nach den Systemen von Prudhomme, Housse u.a. zu suchen,
bei welchen die in Rede stehende hydraulische Antriebsmethode in Anwendung gebracht
ist.
Zur Abstellung des bezeichneten Uebelstandes bieten sich zweierlei Mittel dar, wovon
das eine an dem Motor, das andere an der doppeltwirkenden Pumpe selbst anzubringen
wäre. Angenommen, die Triebkraft wirke mittels einer Kurbel und Schubstange auf das
Ende eines um die Achse A oscillirenden Balancier B (Fig. 6 Taf.
17), welcher mit den beiden oberen Kolben in Verbindung steht. Man denke sich nun in
den Einschnitten der Ständer, welche die Achsenlager aufnehmen, Federn angebracht,
welche diese Lager gegen den Boden andrücken, jedoch nachgeben, sobald der
Widerstand der Wassersäule gegen die Treibkolben sein normales Mais um ein
Beträchtliches übersteigt. Alsdann wird beim Anstoſsen des Hauptkolbens gegen das
Cylinderende zwar der betreffende der beiden oberen Kolben gleichfalls stillstehen,
bevor er seinen Hub vollendet, bevor also das Ende des Balancier seinen Bogen a1, a2 vollständig
beschrieben hat. Die Bewegung des Balancier B wird aber
deshalb keine Unterbrechung erleiden; denn dieser wird nun um das Ende der
Kolbenstange sich drehen und die auf seine Achse drückende Feder so weit heben, daſs
das Hebel ende, auf welches die Schubstange wirkt, seine Bewegung vollenden kann.
Auf diese Weise ist den bedenklichen Folgen der erwähnten Stockung vorgebeugt, wobei
noch zu bemerken ist, daſs die durch das Spannen der Feder absorbirte Kraft bei der
entgegengesetzten Oscillation des Hebels wieder gewonnen, ferner daſs während dieses
Spannens die normale Hubhöhe b1
b2 des linksseitigen
Kolbens um die Gröſse b2
b3 vermehrt wird,
welche zur Compensation der Hubverminderung des Hauptkolbens hinreicht. Durch
Anbringung von Kautschuk- oder Metallpolstern an den Cylinderenden wird der Stoſs
des Hauptkolbens gemildert.
Der nämliche Zweck läſst sich auch durch die Anordnung Fig. 7 Taf.
17 erreichen. Die gemeinschaftliche Stange T der
unteren Kolben bildet einen hohlen Cylinder mit Endplatten, deren jede in der Mitte
eine kreisrunde Oeffnung besitzt. Eine dünne Spindel t,
deren Durchmesser noch kleiner als der dieser Oeffnungen ist, gleitet in geeigneten
Führungen längs der Achse dieser Kolbenstange und durch die beiden Oeffnungen, über
welche sich ihre Enden noch hinaus erstrecken. An der Spindel t sind zwei Ventile c1, c2 so angebracht, daſs sie beim Vor- und
Zurückschieben jene Oeffnungen abwechselnd verschlieſsen. Sobald nun der
Pumpenkolben seine Hubgrenzen erreicht, stoſsen die Enden der dünnen Spindel gegen
die Aufhälter h1, h2. Wird nun eine der
beiden Wassersäulen, z.B. diejenige auf der rechten Seite, in Thätigkeit gesetzt, so
schlieſst das linke Ventil c,j augenblicklich die Oeffnung am linken Ende der
Kolbenstange und die Kolben bewegen sich nach der linken Seite. Sobald aber das Ende der Ventilspindel
gegen den Aufhälter h1
trifft, so ist die Verbindung zwischen den beiden Wassersäulen hergestellt und die
Bewegung des Hauptkolbens wird bald aufhören, weil das vorwärts gedrückte Wasser
sich von der rechten nach der linken Seite begeben wird, jedoch nicht ohne die Kraft
zu absorbiren, welche sein Durchgang durch die engen Oeffnungen, sowie der gesammte
Reibungswiderstand der Maschine während dieses Ergänzungshubes des rechtsseitigen
Kolbens in Anspruch nimmt. Bei der Kolbenbewegung von links nach rechts kann eine
Communication zwischen beiden Wassersäulen nicht erfolgen, da wir von der
Voraussetzung ausgingen, daſs der Kolbenhub von der linken nach der rechten Seite
kleiner sei als in umgekehrter Richtung. (Nach dem Bulletin de la
Société d'Encouragement, 1878 Bd. 5 S. 95.)
A. P.