Titel: | Neuere Pumpen. |
Autor: | Fr. Freytag |
Fundstelle: | Band 297, Jahrgang 1895, S. 62 |
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Neuere Pumpen.
Von Fr. Freytag in
Chemnitz.
(Fortsetzung des Berichtes Bd. 296 S.
289.)
Mit Abbildungen.
Neuere Pumpen.
6) Centrifugalpumpen (Kreiselpumpen).
Die Eigenschaft der Centrifugalpumpen, auch schmutziges, durch Sand und andere feste
Theile verunreinigtes Wasser, welches die Leistung einer Kolbenpumpe stark in Frage
stellen würde, in gleich bleibenden, durch den Hubwechsel vom Kolben nicht
beeinflussten Mengen zu fördern, sowie die im Verhältniss zum Raumbedarf hohe
Leistungsfähigkeit dieser Pumpen, sichern denselben in vielen Fällen eine
vortheilhafte Verwendung.
Textabbildung Bd. 297, S. 62
Fig. 1.Centrifugalpumpe nach Oddie.
Die verbesserte Construction einer Centrifugalpumpe (Patent Oddie), welche grosse Aehnlichkeit mit einer
rotirenden Pumpe besitzt, zeigen die Iron vom 12.
December 1890 entnommenen Abbildungen (Fig. 1). Wie
auch Industries vom 12. December 1890 berichten, werden
derartige Pumpen für Leistungen von 75 bis 150 cbm in der Stunde mit 80 bis 170
minutlichen Umdrehungen von der Patent Pump and Blower
Company, 7 Water Lane, Blackfriars, London gebaut.
Im Inneren der Pumpe liegt eine Scheibe A mit Flügeln
B, welche letztere in ähnlicher Weise, wie bei
einer gewöhnlichen Centrifugalpumpe, geformt sind. Die Ein- und Auslassöffnungen
des Pumpengehäuses sind so zum Schleuderrade angeordnet, dass eine directe
Verbindung zwischen Saug- und Druckrohr nie, demnach ein Austreten von Flüssigkeit
bei jeder Umdrehung unter vortheilhafter Mitverwerthung der Centrifugalwirkung
erfolgt. Mittels der Pumpe soll Wasser auf die bedeutende Höhe von etwa 8,2 m
angesaugt werden können, ohne dass selbst bei verhältnissmässig geringer
Geschwindigkeit die Anordnung eines Bodenventiles nöthig wird.
Textabbildung Bd. 297, S. 63
Fig. 2.Rotirender Bläser nach Oddie.
Von der genannten Firma ist auch ein Ventilator in den Handel gebracht, dessen
ebenfalls einer rotirenden Pumpe nachgebildete, eigenartige Construction Fig. 2 veranschaulicht. Derselbe besteht aus einem
cylindrischen, an beiden Enden mit Deckeln geschlossenen Gehäuse, mit angegossenen
Ein- und Austrittsöffnungen. Im Inneren des Cylinders, excentrisch zur Achse
desselben, rotirt ein Kolbenkörper D, auf dessen Umfang
Flügel angeordnet sind, deren äussere Enden mit segmentförmigen Stücken drehbar
verbunden sind. Diese Segmente rotiren frei um einen festen Zapfen inmitten des
Cylinderdeckels, wie dies die punktirten Linien in Fig.
2 andeuten, und da der auf die Flügel ausgeübte Druck mit Hilfe der
Segmente nach der Zapfenmitte übertragen wird, verringert sich die Reibung auf einen
geringen Betrag. Die Segmente halten ferner während der ganzen Umdrehung die Enden
der Flügel dicht an den inneren Umfang des äusseren Cylinders, ohne dass dieser
jedoch mit den Flügeln in Berührung kommt, und gestatten ein Aus- und Einschwingen
der letzteren, sowie ein Anwachsen bezieh. Abnehmen ihrer Geschwindigkeit, sobald
sie sich dem Punkte der grössten bezieh. kleinsten Excentricität nähern. Bewegt sich
der Kolben in Richtung des auf der Abbildung ersichtlichen Pfeiles, so wird die im
Cylinder zwischen A und B
eingeschlossene Luft, welche beinahe den halben Inhalt des Cylinders ausfüllt,
vorwärts getrieben und bei jeder Umdrehung dreimal ein in Anbetracht der Abmessungen
des Ventilators verhältnissmässig grosses Volumen ausgeblasen. Die Treib welle wird
durch ein langes hohles, von einem der Cylinderdeckel ausgehendes Innenlager
getragen, auf welchem auch der Kolbenkörper ruht.
Der Ventilator soll vollständig geräuschlos arbeiten und nur eine geringe Kraft zum
Betreiben erfordern; er lässt sich in einem kleinen Raum unterbringen und ist so
einfach construirt, dass er in wenigen Minuten auseinander genommen und wieder
zusammengebaut werden kann.
Eine Centrifugalpumpe von J. A. Wade und J. Cherry in
Homsea, York, veranschaulichen die Industries und Iron 1893 entnommenen Abbildungen (Fig. 3 bis 5).
Das hohle Flügelrad AA1 ist auf einer Welle B befestigt, welche in
einem geschlossenen Gehäuse CC1 rotirt. Das Rad setzt sich aus sechs engen, je in
Art eines Quadranten ausgebildeten Abtheilungen oder Schaufeln a zusammen, welche von der Nabe A1 nach der Peripherie des Rades führen.
Jede Schaufel ist auf der einen Seite, sowie am Umfange des Rades offen, auf der
anderen Seite und da, wo sie an die Nabe A1 stösst, dagegen geschlossen. Die geschlossenen
Theile der Schaufeln ragen, wie dies die Abbildungen erkennen lassen, grösstentheils
in die offenen Theile der nächsten Schaufeln hinein. Die Kanten der offenen
Schaufeltbeile sind verhältnissmässig scharf gehalten und können die Gestalt einer
geraden Linie besitzen, während diejenigen der geschlossenen Theile behufs ruhigeren
Vorwärtstreibens und schnelleren Entweichens der Flüssigkeit, wie die punktirten
Linien in Fig. 4
erkennen lassen, nach einer Curve gekrümmt sind. Die Eintrittsöffnung C2 des Gehäuses theilt
sich im Inneren des Gehäuses in zwei Kanäle C3 und steht mit einer Kammer C4 auf jeder Seite des Rades in
Verbindung, während die Schaufeln mit einem das Rad ringförmig umgebenden Kanal C5, welcher nach der
Austrittsöffnung C6 des
Gehäuses führt, communiciren. C7 ist eine Oeffnung zum Anfüllen der Pumpe mit
Flüssigkeit vor dem Ingangsetzen derselben, kann aber auch zum Austreten von Luft
dienen, die sonst durch die kleine Oeffnung c im
Druckrohrstutzen entweicht. Sobald das Rad in Bewegung gelangt, tritt die
Flüssigkeit unter dem Einfluss der Centrifugalkraft aus den Schaufeln in den
ringförmigen Kanal C5,
von da nach der Austrittsöffnung C6, ferner beständig, durch den Druck der äusseren
Atmosphäre veranlasst, von der Eintrittsöffnung C2 durch die zwischen den offenen und geschlossenen
Theilen der Schaufeln liegenden Räume in das Rad, so dass ein ununterbrochener
Flüssigkeitsstrahl zum Ausguss kommt.
Textabbildung Bd. 297, S. 63
Centrifugalpumpe von Wade und Cherry.
Die von J. Casse et fils erbaute Centrifugalpumpe,
System P. Nézeraux, soll, nach Revue industrielle vom 14. Februar 1891, S. 61, wenn sie mit derselben
Geschwindigkeit, wie eine gewöhnliche Kreiselpumpe von denselben Abmessungen
arbeitet, Flüssigkeiten zwei- bis dreimal so hoch fördern, als jene.
Wie Fig. 6 ersichtlich, ist das Flügelrad B auf einer Welle C
befestigt, welche sich in Lagern führt und eine Antriebsscheibe trägt. Das Gehäuse
B setzt sich aus zwei durch Bolzen mit einander
verschraubten Schalen zusammen, von denen jede eine axiale Oeffnung besitzt, die von
einer halbcylindrischen Scheidewand, welche mit einander einen Rücklaufkanal E bilden, umgeben sind. Die Summe der
Durchgangsquerschnitte der mit F bezeichneten konischen
Düsen ist bei den kleinsten Pumpen derart berechnet, dass die
Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in einem für die Ausflussmenge passenden
Verhältniss zu dem durch die Centrifugalkraft erzeugten Drucke steht.
Die Aufnahmerohre G erweitern sich konisch nach beiden
Enden hin und sind in der Achse der Düsen F angeordnet.
Eine die letzteren umgebende Kammer H steht mit dem
Saugrohr K in Verbindung, welches an seinem äussersten
unteren Ende mit einem in das Wasser tauchenden Sieb und einem Fussventil versehen
ist. Das Steigrohr der Pumpe ist mit T bezeichnet.
Textabbildung Bd. 297, S. 64
Fig. 6.Centrifugalpumpe von Casse et fils.
Bevor die Pumpe angelassen, wird das Gehäuse derselben durch die Oeffnung O mit Wasser angefüllt. Nach dem Ingangsetzen wird die
der Centrifugalkraft unterworfene Flüssigkeit von der Mitte nach dem Umfange des
Gehäuses und, da sie keinen anderen Ausweg als durch die Düsen F findet, in geschlossenen Strahlen durch die
Aufnahmerohre G getrieben, um durch den Rücklaufkanal
G von Neuem der Pumpe zuzufliessen.
In Folge der beschleunigten Bewegung, mit welcher die Flüssigkeit aus den Düsen F austritt, wird dann Luft aus dem Rohre K angesaugt, so dass Wasser in die Kammer H und von hier, durch die austretenden Wasserstrahlen
mitgenommen, in das Steigrohr T gelangt.
Es folgt bei dieser Pumpe, deren Arbeit sich aus der Wirkung der Centrifugalkraft,
derjenigen eines Stosshebers, und der Wirkung des mit fortgerissenen Wassers
zusammensetzt, dass bei gleicher Geschwindigkeit des Kreiselrades die Höhe, auf
welche das Wasser gefördert wird, um so viel grösser ausfällt, als sein Volumen
kleiner ist im Verhältniss zu derjenigen Wassermenge, welche beständig nach der
Pumpe zurückfliesst.
Bei einem lichten Durchmesser der Düsen von je 14 mm und einem solchen der
Aufnahmerohre von je 16 mm, hebt eine derartige Pumpe die Hälfte derjenigen
Wassermenge, welche eine gewöhnliche Kreiselpumpe fördern würde, bis auf die
doppelte Höhe, vorausgesetzt, dass Abmessungen und Geschwindigkeit des Kreiselrades
dieselben bleiben.
In Schächten ist es häufig der Fall, dass der Wasserspiegel unterhalb der Grenze
liegt, bis zu welcher ein Saugen noch möglich ist. Man war dann gezwungen, die
Pumpen in das Innere des Schachtes zu verlegen. Nézeraux vermeidet die Uebelstände dieser Anordnung, indem er den vordem
besprochenen Düsenapparat bei einer Schachtpumpe nicht in den Pumpenkörper, sondern
im unteren Vereinigungspunkte zweier Rohrleitungen anordnet, durch welche hindurch
sich der beständige Rücklauf des Wassers in der vordem beschriebenen Weise
vollzieht. Die mitgerissene Flüssigkeit wird in eine aufsteigende Druckleitung
gedrückt, welche vom Rücklaufrohr der rechten Seite abgezweigt ist.
Textabbildung Bd. 297, S. 64
Fig. 7.Condensationspumpe von Nézeraux.
Taucht man den Düsenapparat in das zu hebende Wasser ein, so wirkt die Pumpe nur als
Druckpumpe und kann Wasser ohne Schwierigkeit auf eine Höhe von 20 bis 30 m
schöpfen.
Auch als Condensationspumpe kann die Pumpe, System Nézeraux, in der Fig. 7 ersichtlichen
Gestalt vortheilhafte Verwendung finden.
Textabbildung Bd. 297, S. 64
Centrifugalpumpe nach Schabaver.
Mit V ist die Zuleitung für den Dampf, welcher entweder
vom Auspuff einer Dampfmaschine herrührt, oder aus einem Vacuumverdampfapparat
kommt, mit K diejenige für das Kühlwasser und mit G die Abflussleitung für die Condensationsproducte
bezeichnet, welche je nach Bedürfniss und Stellung eines Ventiles theilweise nach
der Pumpe zurückfliessen können. Die Condensation des Dampfes findet in Folge
Berührung desselben mit den kalten Wasserstrahlen statt, welche sowohl den
condensirten Dampf wie auch die Luft mit fortreissen und ein ausgezeichnetes Vacuum
erzeugen. Irgendwelche Ventile, wie bei Kolbenpumpen, sind nicht erforderlich,
weshalb auch die bei Verwendung derselben entstehenden Abnutzungen und
Betriebsstörungen in Fortfall kommen. Die erzeugte Luftleere kann durch
irgendwelches Eindringen von Luft in den Pumpenkörper nicht vermindert werden.
Die Fig. 8 und 9 gezeichnete
Centrifugalpumpe, System Schabaver, liefert nach den
Revue industrielle vom 16. August 1890 entnommenen
Mittheilungen in Der praktische Maschinenconstructeur
unter günstigen Umständen 600 bis 700 l Wasser in der Stunde. Die Pumpe erscheint
namentlich ihres eigenthümlichen Flügelrades wegen bemerkenswerth.
Auf der gusseisernen Fundamentplatte, welche zugleich den Lagerbock für die
Flügelradwelle trägt, ist das zweitheilige Gehäuse der Pumpe mittels Schrauben
befestigt. Im Inneren des Gehäuses rotirt ein Flügelrad von 348 mm äusserem
Durchmesser, welches mit einer Anzahl hohler Kanäle versehen ist, deren Form Fig. 8 erkennen lässt.
Nach aussen schliesst ein aufgeschraubter schmiedeeiserner Ring von 4 mm Dicke das
Flügelrad ab, gestattet aber dem angesaugten Wasser den Austritt in den Druckkanal
durch eine Reihe konischer Oeffnungen von je 4 mm innerem und 8 mm äusserem
Durchmesser.
Das anzusaugende Wasser tritt durch eine im Gehäuse vorgesehene Oeffnung von 80 mm in
dasselbe ein, strömt in zwei Kanälen nach der ringförmigen Säugöffnung des
Flügelrades, wird von letzterem angesaugt und gegen den erwähnten Blechring
geschleudert. Der Druckkanal hat anfänglich 20, später 30, dann 50 und endlich 80 mm
Weite.
Textabbildung Bd. 297, S. 65
Fig. 10.Dumont's Centrifugalpumpe.
Die Flügelradwelle ist 27 mm stark und ruht in zwei im Gehäuse eingelassenen, mit
Weissmetall ausgefütterten Stopfbüchsenlagern.
Zur Erleichterung des Anfüllens der Pumpe dient ein auf die im oberen Theile des
Gehäuses vorgesehene Oeffnung gesetzter Trichter. Nach erfolgtem Anfüllen wird jene
Oeffnung durch einen Stopfen oder nötigenfalls durch ein Luftventilchen
geschlossen.
Die The Engineer vom 31. März 1893, S. 270, entnommene
Abbildung Fig. 10 zeigt vier von L. Dumont in Paris erbaute, neben einander aufgestellte
Centrifugalpumpen, welche von einem Elektromotor betrieben werden und in den
Bergwerken von Altai Grubenwässer auf eine Höhe von 48 m fördern sollen. (Es wäre
interessant, zu erfahren, mit welchem Gesammtwirkungsgrade ein derartiger Pumpensatz
arbeitet.)
Von L. Dumont rührt auch die Construction einer
Centrifugalpumpe für stark sandhaltiges Wasser her. Dieselbe besteht nach Revue industrielle vom 20. Juni 1891, S. 241, aus einer
stählernen Nabe mit drei angeschraubten Schaufeln, welche zwischen zwei an den Innen
Wandungen des Pumpengehäuses befestigten, aus Stahl oder Hartguss hergestellten
Scheiben, die ebenfalls wie die Schaufeln nach erfolgter Abnutzung ausgewechselt
werden können, liegen. Die Schaufeln bewegen sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit
von 10 bis 15 m in der Secunde.
Textabbildung Bd. 297, S. 65
Fig. 11.Dumont's Centrifugalpumpe.
Wie die Fig. 11 ersichtliche Abbildung einer Pumpe
erkennen lässt, befindet sich auf der einen Seite des Gehäuses die
Antriebsriemenscheibe, auf der anderen ein zur besseren Führung der Schaufel welle
dienender Bügel, welcher am Gehäuse angeschraubt ist. Auf dem oberen Theile des
letzteren ist behufs leichterer Untersuchung und Reinigung des Innenraumes der Pumpe
eine grosse Oeffnung angeordnet, über welche sich ein Deckel mit Bügelverschluss
legt. Die Stärke der Gehäusewandungen ist ungefähr doppelt so gross wie diejenige
gewöhnlicher Centrifugalpumpen. Saug- und Druckrohr haben gleiche Durchmesser. Die
Pumpen werden in grösseren Abmessungen von auf gemeinschaftlicher Sohlplatte
montirten Dampfmaschinen stehender Anordnung betrieben.
Eine grössere, von Byron Jackson in San Francisco
entworfene Anlage mit zwei Centrifugalpumpen, welche je von einer liegenden
Verbundmaschine mit Condensation von 125 betrieben werden, beschreiben Industries vom 15. Juli 1892.
Die Dampfmaschinen mit je einem einzigen Schieber für Hoch- und Niederdruckcylinder,
welcher zwischen diesen angeordnet liegt, sind von Geo. B.
Greene construirt und können derart mit den beiden aussenliegenden
Centrifugalpumpen gekuppelt werden, dass diese entweder zusammen arbeiten oder jede
von ihrem eigenen Motor angetrieben wird. Jede Pumpe kann ferner durch beide
Maschinen oder auch beide Pumpen durch eine Maschine betrieben werden.
Die Druckrohre der Pumpen haben 762 mm Durchmesser; ihre grösste Leistung beträgt
ungefähr 227 cbm in der Minute auf 6 m Höhe.
Eine einfach wirkende Centrifugalpumpe von E. Seitz und
R. P. Park in Blackburn, Victoria, veranschaulicht
Fig. 12.
Textabbildung Bd. 297, S. 65
Fig. 12.Centrifugalpumpe von Seitz und Park.
Wie Uhland's Technische Rundschau, 1894 S. 279,
berichtet, ist das Laufrad d auf der einen Seite als
hohler Zapfen b ausgebildet, während auf der anderen
Seite ein kräftiger, voller Zapfen f, welcher in einem
langen Lager läuft, an ihm befestigt ist. Auf dem Zapfen f sitzt die Antriebsriemenscheibe. An den beiden äusseren Seiten des
Laufrades ist je ein Metallring d befestigt, welcher
auf einem im Pumpengehäuse befindlichen zweiten Metallring gleitet. Letzterer wird
durch Gummiringe in seiner Lage gehalten und durch Schrauben e an den Ring d gepresst, jedoch so, dass möglichst
wenig Reibung entsteht und die beiden Ringe nur schwach anlaufen, um zu verhüten,
dass Schlamm und Sand vom Boden der Pumpe in die Kammer gelangen kann. Für den Fall,
dass eine Undichtigkeit zwischen den Ringen entstehen sollte und sich Wasser in der
Kammer ansammelt, sind Ablasshähne behufs Entfernung desselben angebracht, die
geschlossen bleiben, wenn die Kammern geschmiert werden sollen, ebenso wenn die
Pumpe still steht und das Zurücktreten des Wassers vermieden werden soll. In diesem
Falle wird der ringförmige Theil, welcher mit einem Gummiring versehen ist,
zurückgeschraubt, an das Gehäuse angepresst und dadurch ein dichter Abschluss des
Gehäuses gegen das Laufrad erzielt. Eine entsprechende Vorrichtung am Saugende des
Zapfens b vermittelt die Abdichtung. Der
Eintrittsstutzen a kann mittels Schraube und Bügel
gegen das Kopfende des Laufrades gepresst werden. Die zwischenliegenden Ringe c werden dann zusammengedrückt und bewirken den dichten
Abschluss.
Unter den Neuerungen im Bau von Centrifugalpumpen verdient auch die Einführung des
sogen. Ausflussringes von Decour Beachtung. Derselbe
besteht nach den Le Genie Civil entnommenen
Mittheilungen in Der praktische Maschinenconstructeur
vom 7. April 1892 aus einem concentrisch um das Flügelrad herumführenden Raum, der,
mit dem Druckrohre in Verbindung stehend, eine verhältnissmässig grosse Wassermenge
aufnehmen kann.
Das aus dem Flügelrade austretende Wasser trifft nicht direct gegen die Gehäusewand,
so dass die anderenfalls durch Reibung und Stoss auftretenden Druckverluste sich
bedeutend verringern.
Das Flügelrad ist wie eine Propellerschraube auf der Maschinenwelle befestigt. Ueber
die Stahlwelle ist eine mit der Rückseite des Flügelrades dicht verbundene Hülse aus
Bronze geschoben, welche in einer Stopfbüchse des Pumpengehäuses läuft. Seitliche
Führung erhalten die aus dem Flügelrade tretenden Strahlen einerseits durch eine
Gehäusewand, andererseits durch eine Scheibe innerhalb des Gehäuses. Der Stutzen für
das Druckrohr kann an beliebiger Stelle des Pumpengehäuses angegossen werden.
Die Anzahl der nach einem Kreisbogen gekrümmten Flügel beträgt 8 bis 12; ihre Form
hängt vom Verhältniss der centralen Oeffnung zum Durchmesser des Flügelrades ab.
Gwynne und Co. in London haben nach The Engineer vom 14. September 1894, S. 238, das der
Peninsular and Oriental Steamship Company gehörige
neue Schiff „Caledonia“ zum Zwecke der Circulation von Kühlwasser durch die
Condensatoren mit zwei Centrifugalpumpen versehen.
Diese Pumpen besitzen bedeutende Abmessungen. Saug- und Steigrohre haben 610 mm
lichten Durchmesser. Die Flügelräder von Kanonenmetall sind auf mit Kanonenmetall
überzogenen Stahlspindeln befestigt und haben 1370 mm Durchmesser. Der obere Theil
des Pumpengehäuses besteht aus zwei durch Flanschenverschraubung mit einander
verbundenen Theilen, zum Zwecke der Zugänglichkeit zur Spindel und deren Lager, ohne
die Rohre aus einander schrauben zu müssen.
Die zum Betreiben der Pumpe dienende stehende Eincylindermaschine hat 381 mm
Cylinderdurchmesser und 305 mm Kolbenhub. Zur Steuerung des Arbeitsdampfes von 12 at
Kesselspannung dient ein gewöhnlicher D-Schieber.
Die Leistung der Pumpe stellt sich bei einer Geschwindigkeit von 180 bis 190
minutlichen Umdrehungen auf 50 cbm Wasser in der Minute.
Alle Lagerschalen sind aus Bronze hergestellt und die der Abnutzung unterworfenen
Flächen reichlich gross gehalten. Die Pumpenlager haben 305 bezieh. 178 mm Länge bei
115 bezieh. 120 mm Durchmesser, die Maschinenlager 254 mm Länge bei 115 mm
Durchmesser. Kurbel- und Kreuzkopfzapfen haben 203 bezieh. 152 mm Länge bei 120
bezieh. 76 mm Durchmesser. Alle geschmiedeten Theile sind aus Stahl gefertigt.
Besondere Sorgfalt ist auch auf die selbsthätige Schmierung aller Theile verwendet,
während die Maschine sich in Bewegung befindet. Die Maschinen sind für Rechtsund
Linksaufstellung hergestellt und dicht neben einander auf einer Seite des
Maschinenraumes angeordnet.
Eine Pumpe allein ist im Stande, die zur Condensation
nöthige Menge an Kühlwasser zu liefern, so dass die zweite Pumpe zur Aushilfe
dient.
Das Gewicht einer Pumpe mit Maschine beträgt ungefähr 7 t, der Condensatordruck, wenn
das Schiff sich in den warmen Gewässern des Rothen Meeres bewegt, noch 71 cm.
(Fortsetzung folgt.)