DE17615C - Saug- und Druckpumpe, betrieben durch die Centrifugalkraft rotirenden Wassers - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 59: Pumpen.

Meine Saug- und Druckpumpen bestehen im wesentlichen aus zwei Theilen:

1. aus einem Hohlcylinder A₁ Fig. 1, von geringer Höhe und mit parallelen Grundflächen,

2. aus einer Röhre HE.

Der Boden B des Hohlcylinders ist auf einer verticalen Drehachse C befestigt, welche auf Bodenmitte durch den Hohlcylinder führt und oben und unten auf Spitzen drehbar gelagert ist. Die mit dem Boden parallele obere Cylinderwand D ist mit einer kreisförmigen, concentrisch gelegenen, weiten Oeffhung versehen, durch welche die Drehachse C frei hindurchführt. · . .

Die Röhre HE setzt sich aus zwei Theilen zusammen. Der eine Theil H erstreckt sich nach aufwärts,bis zu einer Höhe, auf die das Wasser befördert werden soll; der andere Theil E der Röhre bildet mit dem Theil H innerhalb des Hohlcylinders ein vertical liegendes Knie und führt sodann parallel zum Boden bis nahe an die innere Peripherie des Hohlcylinders, woselbst er in einem horizontal liegenden Knie endigt. Der Hohlcylinder A wird mittelst der Drehachse C in Rotation' versetzt, infolge dessen rotirt auch das durch die genannte ■ obere Oeffnung einzuführende Wasser. ^Es liegt also der untere Theil E der Röhre in diesem mitrotirenden Wasser und wirkt deshalb mehr oder weniger störend auf die Drehbewegung des Wassers ein. Um diese Störung so viel wie möglich herabzudrücken, gebe ich dem unteren Theil E der Röhre die aus Fig. 2 und 3 ersichtliche keilartige Form.

Die Spitze des Keils ist der Rotationsrichtung des den Theil E umspülenden Wassers zugewendet. Dadurch wird eine allmälige stofsfreie Theilung der Wassermassen bewirkt und eine Störung der Rotation derselben möglichst vermieden. Von der Ausmündung P aus erweitert sich der gekrümmte Kanal der Röhre HE konisch nach einem Winkel von 5 bis 6°. Die Ausmündung selbst ist dem" rotirenden Wasser direct entgegengerichtet und liegt am äufsersten Ende der keilförmigen Spitze, Fig. 3. Durch eine Röhre S wird das zu hebende Wasser in den Hohlcylinder eingeführt.

Versetzt man den Hohlcylinder A in Drehung, so functionirt der Apparat wie folgt:
■ Die Flüssigkeit im Cylinder bildet einen mitrotirenden Ring. Das Mundstück P ist der Strömung zugewendet und nimmt das Wasser infolge - der Tangentialkraft auf.
- Die Flüssigkeit steigt in der Röhre je nach der Geschwindigkeit der Strömung mehr oder minder hoch, und es ist diese Steighöhe dem Quadrat der Geschwindigkeit proportional. Der Apparat kann das Wasser auf jede Höhe befördern.

Bezüglich der Aufstellung des Apparates sind noch folgende Fälle möglich:

ι. Der Apparat kann in derselben Höhe angeordnet werden, auf die man die Flüssigkeit heben will.

2. Der Apparat kann auf einer Höhe zwischen dem Punkt, wo die Wasserentnahme stattfindet, und demjenigen, auf welchen die Flüssigkeit befördert werden soll, placirt sein.

Der erste Fall ist in Fig. 4 dargestellt. Anstatt in diesem Fall das Wasser zu heben, befördert man es zunächst durch die Röhre H nach abwärts. Die Geschwindigkeit dieser Abwärtsbewegung der Flüssigkeit setzt sich zusammen aus der Fallgeschwindigkeit und derjenigen Geschwindigkeit, welche der Flüssigkeit aufserdem durch die Wirkung des Apparates ertheilt wird. Die Röhre H endigt unten in einem Wasserbehälter JB in eine konische Spitze L. Diese Spitze liegt im Innern einer konischen Düse G, in welche bei F die Flüssigkeit aus dem Behälter B eintreten kann. Nach oben hin setzt sich diese Düse G in eine Steigröhre E fort. Die Ausströmungsspitze L liegt conaxial mit der sie umschlossen haltenden Düse, umgeben von der Flüssigkeit des Behälters B.

Mit Hülfe dieses Strahlapparates wird die Flüssigkeit auf die gewünschte Höhe befördert; es fliefst dann ein Theil bei K aus einem hier aufgestellten Reservoir ab, während durch eine Röhre M ein anderer Theil in den Apparat zurückfällt, um die Strahlwirkung oder die Thätigkeit des Apparates continuirlich zu machen.

Man kann in diesem Fall, nebenbei bemerkt, nicht die Menge des gehobenen Wassers nach der Geschwindigkeit des frei in die Höhe geworfenen Strahles berechnen. Das Wasser im unteren Behälter ist nur scheinbar in Ruhe, und es sind nur die relativen Bewegungen der treibenden und getriebenen Flüssigkeit als in einem umgekehrten Verhältnifs zu einander stehend aufzufassen. Man wird deshalb an wirklich gehobener Wassermasse weniger haben, als sich aus der Berechnung eines frei geworfenen Strahles ergiebt. Diese Differenz wird natürlich um so gröfser, je weniger Flüssigkeit man aufwendet, um den Apparat in Function zu setzen.

Es kann dies neue System der Hebung von Flüssigkeiten auch mit Hülfe einer jeden anderen Pumpe in Ausführung gebracht werden; es wird dies System namentlich in solchen Bergwerken zweckmäfsige Anwendung finden, wo man Werth darauf legt, die Maschinen über Tage aufzustellen.

In dem Falle, wo man den Apparat in einer Höhe zwischen dem Aufnahme- und dem Beförderungspunkt anordnet, "empfängt derselbe das gesammte gehobene Wasser und treibt es dann durch die beschriebene Röhre, welche sich gabelförmig theilt und dadurch einen Theil nach unten, den anderen Theil auf die gewünschte Höhe befördert.

Falls der Apparat näher an der unteren Aufnahme- als an der oberen Beförderungsstelle sich befindet, kann man, um nicht zu viel lebendige Kraft zu verlieren, zwei Apparate von verschiedener Gröfse und auf einer Achse montirt anwenden,

Die Schmierung des Apparates mufs sicher und wirksam sein, wenn derselbe sich sehr rasch dreht. Um. dies zu bewirken, bringe ich über dem Hohlcylinder A, sowie unter demselben auf der Drehachse C kleinere Hohlcylinder R R' an. Aus dem oberen Hohlcylinder R steigt infolge der Rotation das OeI durch eine Röhre in einen oberen Behälter L, aus dem es zugeführt wird, zurück, gelangt aus diesem durch die durchbohrte Lagerschraube auf die Spitze der Drehachse C und von dieser Spitze infolge der Drehung wieder in den Cylinder R zurück. Ein Aehnliches findet bei dem unteren Cylinder R' statt. Das OeI wird durch diese Einrichtung in beständiger Circulation erhalten. In den Schmierbehältern L L' kann man die Circulation beobachten. Nachdem das OeI in diese eingebracht worden, verschliefst man sie hermetisch.

Der obere Hohlcylinder R kehrt seine runde Oeffnung nach oben, der untere Hohlcylinder R' nach abwärts.

Bei sehr rascher Umdrehung des Hohlcylinders A würde immerhin noch Wasser trotz des ringförmigen Deckenrandes herausgeschleudert werden können.

Man kann dies dadurch verhüten, dafs man einen Blechring, der conaxial mit der Wandung des Cylinders liegt, dicht hinter der unteren Krümmung der Röhre HE, nach unten und oben abschliefsend, anbringt, oder dafs man, wie dies Fig. 5 darstellt, die Oeffnung in der Cylinderdecke mit einem Schutzblech B überkleidet. In dem Schutzblech sind dann Oeffnungen angebracht für den Durchgang der Wassereintrittsröhre s, sowie den Durchgang der Steigröhre HE. In diesem Fall müssen Röhren sowohl als das Schutzblech mit dem Lagergestell des Apparates in fester Verbindung stellen. Behufs Erleichterung des Einbringens kann man das Schutzblech zweitheilig herstellen.

Den vorbeschriebenen Wasserhebeapparaten habe ich noch zwei pneumatische Apparate zugefügt; diese sind ebenfalls auf beiliegender Zeichnung dargestellt. Diese beiden Apparate haben das gemeinsam, dafs durch einen Wasserstrahl Luft angesaugt wird; sie weichen indessen in Wirkungsweise und Form von einander ab.

Das Functioniren des ersteren Apparates beruht auf folgendem:

Wenn man eine Flüssigkeit auf die Oberfläche einer in Ruhe befindlichen gleichen Flüssigkeit fallen läfst, so wird nach unten hin

Luft in mehr oder minder zahlreichen Blasen mit fortgerissen. Diese Blasen begeben sich wieder an die Oberfläche. Wenn nun aber die ruhende Oberfläche der Flüssigkeit oberhalb des in sie eindringenden Strahles angeordnet werden könnte, so würden die einmal entstandenen Luftblasen, von unten kommend, nicht mehr an die ursprüngliche Oberfläche gelangen können.

Fig. 7 stellt einen auf diesem Princip beruhenden Apparat dar. Auf irgend eine Weise wird ein Wasserstrahl emporgetrieben; es geschehe dies hier mit Hülfe vorbeschriebenen Hebeapparates. Der Strahl tritt aus einer runden Rohrmündung A aus. Oberhalb dieser Mündung befindet sich in einiger Entfernung die gröfsere Mündung B einer concentrisch gelegenen zweiten Röhre, die vollkommen normal zur Strahlrichtung steht. In diese Oeffnung tritt der Strahl ein. Die Oeffnung B setzt sich in einer nach oben konischen Erweiterung der betreffenden Röhre fort, die indessen grofse Höhe nicht hat. Dieser Konus füllt sich anfangs mit der in die Höhe getriebenen Flüssigkeit, so dafs sich über dem Strahl eine Flüssigkeitssäule ansammelt, welche durch die lebendige Kraft des Strahles an einem Herabfallen verhindert wird. Der Strahl fährt·in die stagnirende Flüssigkeitsmenge hinein, reifst in Form zahlreicher Blasen die ihn umgebende Luft (oder Gase) mit sich fort, welche letztere nach abwärts nicht gelangen können. Sie entweichen vielmehr nach oben hin, entweder in die Atmosphäre oder einen Recipienten, falls man sie ansammeln will.

Seitlich von der oberen Röhre zweigt sich eine andere Röhre E ab. Durch diese wird das von dem Apparat emporgetriebene Wasser wieder in denselben zurückgeführt. Auf diese Weise entsteht eine continuirliche Circulation. · Wegen der Geschwindigkeit des Strahles kann die obere Röhre zurückgebogen werden, um dadurch Flüssigkeit und Luftblasen wieder nach abwärts zu befördern; es findet dann eine Trennung von Luft und Wasser in dem Hohlcylinder des Hebeapparates selbst statt. Die Mündungen A und B sind von einem Gehäuse umschlossen, das durch eine Röhre T mit einem zu evacuirenden Behälter in Verbindung gesetzt werden kann.

Es darf dieser Apparat nicht mit dem Wassertrommelgebläse verwechselt werden. Diese beiden Apparate sind im Princip und in der Wirkungsweise ganz verschieden. Bei dem Wassertrommelgebläse sind die beiden Mündungen fast von gleichem Durchmesser, und das Wasser fällt auf die Wand einer Auffangröhre, die als ein sehr langer Konus gebildet ist, so dafs die Luft hier nur durch Adhäsion angezogen wird.

Wenn man meinen Apparat umkehren würde, so würde er durchaus nicht als Trommelgebläse functioniren können, indem die Eintrittsmündung viel zu grofs ist, als dafs eine Adhäsion des frei fallenden Strahles an den Wänden stattfinden könnte.

Ist der Apparat einmal in Thätigkeit, so kann er nicht durch plötzliche Communication mit der Luft oder mit einem gröfseren zu evacuirenden Behälter in Störung gerathen. Ein Hauptvortheil meines Apparates ist, dafs man mit Quecksilber ein Vacuum herstellen kann, ein Versuch, der bis jetzt mit dem Trommelgebläse fruchtlos ausgefallen ist.

Das durch Wasser hergestellte Vacuum ist durch die Verdampfung des Wassers begrenzt, während man mit Quecksilber ein barometrisches Vacuum herstellen kann. Der Apparat bedarf zu seiner Thätigkeit nur einer sehr geringen Menge von Wasser oder Quecksilber. Man kann sich meines Apparates auch noch als Gebläse und zur Dislocirung von Gasen bedienen.

Der zweite Apparat wird gänzlich in die Flüssigkeit eingetaucht. Wasser oder Quecksilber rotirt dann in dem Hohlcylinder. In diesen führt eine Röhre mit einem horizontal abgebogenen Mundstück B. Dieses Mundstück ist mit einem Schlitz versehen, der in der Richtung des Radius liegen kann oder auch parallel mit einer Erzeugenden des Cylinders. Der Rand des Schlitzes, über den die Flüssigkeit zunächst hinübertritt, kann ferner etwas höher als der andere Rand liegen, so dafs ein kleiner Katarakt gebildet wird.

Was das Profil der den Schlitz begrenzenden Ränder anlangt, so kann die auf den Schlitz hindrängende Flüssigkeit einen gerade vorspringenden oder einen allmälig steigenden Rand vorfinden, hinter dem Schlitz aber einen abwärts geneigten Rand u. s. w.

Das andere Ende der mit solchem Mundstück versehenen Röhre setzt man mit einem zu evacuirenden Behälter in Verbindung. Ein solcher Apparat ist der verschiedensten Modificationen fähig. So kann z. B. das Mundstück B der Röhre, Fig. 8, die Form einer zweischneidigen Klinge annehmen, um die Flüssigkeit leicht durchdringen zu können. Der Schlitz oder die Spalte C ist geradlinig, die Ränder ragen in die flachen Wandungen des Mundstückes von oben und unter her hinein.

Vorstehendes ist nur eine summarische Beschreibung meiner Apparate; die Details können mannigfach geändert werden.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   An der unter P. R. No. 3753 patentirten Pumpe:

   ι. Die Anordnung von Hohl cyl in dem R R' auf der Drehachse C in Combination mit

   den Oelgefäfsen L L' und Verbindungsröhren, um durch die Rotation in den Hohlcylindern das abfliefsende OeI in die Gefäfse zurück zu befördern.
2. 2. Die Combination der beschriebenen Pumpe mit dem Strahlapparat LGF, Fig. 4, um aus dem Behälter B die Flüssigkeit zu heben.

   Die Combination einer solchen Pumpe mit dem DUsenstück ABF nebst der Ans.chlufsröhre T behufs Evacuirung von Gefäfsen durch die Strahlwirkung von Wasser oder Quecksilber.

   Bei derartigen Pumpen das Mundstück B, Fig. 8, mit den Spalten C C.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.