Die Pumpen: Berechnung und Ausführung der für die Förderung von Flüssigkeiten gebräuchlichen Maschinen

680 Pages·1897·37.49 MB·German

by  Konrad Hartmann, J. O. Knoke (auth.)

Die Pumpen.
Berechnung und Ausführung
der fiir die
Förderung von Flüssigkeiten gebräuchlichen Maschinen.
Von
Konrad Hartmann, und J. 0. Knoke,
Regierungsrath im Reichs-Versicherungsam I, Oberingenieur der
Professor an der Kgl. Technischen Hochschule Maschinenbau-Actien-Gesellsch .. ft Nürnberg
zu Berlin. in Nürnberg:.
Zweite vermehrte Auflage.
Mit (i6'4 1'e.'C~f(quren und 6 Tafeln.
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
1897
Alle Rechte, insbesondere das der Uebersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten.
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ISBN 978-3-662-36034-7 ISBN 978-3-662-36864-0 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-36864-0
Softcoverreprint ofthe bardeover 2nd edition 1897
Druck der K6nigl. Universitlltsdruckerei von H. Stürtz in Würzburg.
Vorwort zur ersten Auflage.
Auf dem Gebiete der Flüssigkeitshebung durch Maschinen sind
in den letzten Jahren bemerkenswerthe Fortschritte gemacht worden,
indem einerseits die bisher im Gebrauch befindlichen Pumpenformen
erhebliche Verbesserungen erhielten und die theoretische Erörterung
der in den Pumpen auftretenden Vorgänge manche Erweiterung und
Klärung erfuhr, andererseits aber eine grosse Zahl neuer Flüssig
keitshebemaschinen ersonnen wurde und mit Erfolg zur Anwendung
gelangte. Mittheilungen über diese in theoretischer und praktischer
Hinsicht entstandenen Neuerungen finden sich, da sie der jüngsten
Zeit entstammen, nur zum geringsten 'l'heil in den älteren Werken,
welche die Pumpen behandeln; meist sind die Angaben zerstreut
in verschiedenen Zeitschriften und Patentmittheilungen. Es darf
daher gerechtfertigt erscheinen, wenn der Verfasser in vorliegendem
Werke es versucht hat, das ganze Gebiet der Flüssigkeitshebung
durch Maschinen in seinem augenblicklichen Stande übersichtlich
und von einheitlichen Gesichtspunkten aus darzustellen. Hierbei
wurden die bis in die jüngste Zeit erschienenen einschlägigen Ab
handlungen gebührend berücksichtigt; insbesondere gaben für die
theoretische Erörterung der Wirkungsweise der Pumpen mit gerad
linig bewegten Kolben die von Fink und Herrmann angegebenen
Theorien die Grundlage, während die Klarstellung mancher in diesen
Pumpen auftretender Vorgänge mit Hilfe der von Bach und Riedler
in vorzüglicher Weise angestellten Untersuchungen erfolgen konnte.
Ferner hat der Verfasser bei der Betrachtung der vorgenannten
Pumpenart sich mehrfach dem Entwicklungsgang der seinerzeit
gehörten Vorträge seines Lehrers, des Herrn Professor Ludewig,
angeschlossen und diesen einzelne Folgerungen sowie einen Theil
der Bezeichnungsweise entnommen. Bei der theoretischen Be
trachtung der Schleuderpumpen wurden neuere Abhandlungen von
Fink, Herrmann und Ebel benutzt; für die übrigen Pumpen
arten konnte mehrfach Herrmann's Neubearbeitung der Weis
bach'schen Ingenieur- und Maschinen-Mechanik den Weg zur
Erörterung der Wirkungsweise angeben. Bezüglich der Behand
lung der Dampfstrahlpumpen war es noch möglich, die neue,
von Grashof in seiner "Theoretischen Maschinenlehre" mitgetheilte,
IV Vorwort zur ersten Auflage.
kürzlich veröffentlichte Theorie des Injektors zu Grunde zu legen.
Auch dem während der Bearbeitung des vorliegenden Buches er
schienenen Werke von Poillon ,,Traite theorique et pratique des
a
pompes et machines eiever les eaux'' wurde manche Angabe ent
nommen; der genannte Verfasser hat allerdings nur französische und
englische Zeitschriften benutzt und lässt deutsche Werke und Unter
suchungen fast ausnahmslos unberücksichtigt.
Trotz der eingehenden Beachtung des vorhandenen bedeutenden
Stoffes ergaben sich bei der Bearbeitung doch manche Lücken in
der theoretischen Entwicklung und Berechnung; der Verfasser hat
versucht, einige derselben durch selbstständige Betrachtungen aus
zufüllen; wenn trotzdem bei einzelnen Pumpenarten die Klarstel
Jung der auftretenden Vorgänge nicht völlig erfolgen konnte, so
möge der Grund hierfür hauptsächlich darin gesucht werden, dass
es zur Zeit noch an den zur Lösung der betreffenden Fragen noth
wendigen eingehenden V ersuchen fehlt.
Der Verfasser war bemüht, auch dann, wenn er die Theorien
anderer seinen Erörterungen zu Grunde gelegt hat, möglichst selbst
st~ndig vorzugehen und die Formeln für die Berechnung so zu ent
wickeln, dass sie ohne die sonst zur Vereinfachung der Rechnung
angenommenen V ernachlässigungen gelten.
Bezüglich der Angaben über den Bau und Betrieb der Pumpen
hatte sich der Verfasser einer erheblichen Unterstützung seitens
zahlreicher Fabrikanten zu erfreuen, welche bereitwilligst Zeichnungen
und Betriebsmittheilungen zur Verfügung stellten. Es konnten daher
viele Figuren sowie die beigegebenen Tafeln, deren Zahl übrigens
beschränkt werden musste, nach Zeichnungen der Erbauer ausgeführt
werden. Der Verfasser benutzt gern diese Gelegenheit, den be
treffenden Herren für ihre wirksame Hilfe, welche dem Buche be
sonderen praktischen Werth verleihen dürfte, seinen verbindlichsten
Dank auszusprechen.
Die Verlagsbuchhandlung hat dem Wunsche des Verfassers,
zahlreiche Figuren zu bringen, bereitwillig entsprochen; hierfür sowie
für die gute Ausstattung des Buches sei ihr bester Dank gesagt.
Wenn der Gebrauch von Fremdwörtern möglichst vermieden
wurde, so glaubt der Verfasser damit dem Wunsche vieler Leser
entsprochen zu haben.
Charlottenburg, im Dezember 1888.
Konrad Hartmann.
Vorwort zur zweiten Auflage.
Das Bestreben, die Fortschritte, welche auf dem Gebiete des
Pumpenbaus in den letzten Jahren gemacht worden sind, gebüh
rend zu berücksichtigen, führte zu einer durchgreifenden Aende
rung der ersten Auflage. Diese umfassende Arbeit konnte der
Verfasser der ersten Auflage, dessen amtliche Thiitigkeit sich seit
dem Erscheinen derselben geändert hatte, nicht mehr allein durch
führen, weshalb er in der Person des mitunterzeichneten Ober
ingenieurs Knoke einen Mitarbeiter gewann.
In der Anordnung und der Behandlung des Stoffes, sowie in
der Art der Ausstattung des Buches sind wesentliche Aenderungen
nicht eingetreten. Auch die Berechnungsweise der verschiedenen
Pumpenarten hat im Allgemeinen eine erhebliche Aenderung nicht
zu erfahren brauchen; nur die 'l'heorie der Kreiselpumpen ist durch
Berücksichtigung neuerer l Tn tersuchungen wesentlich vervollstän
digt worden. Dagegen hat in der Wiedergabe von Konstruktionen
und praktischen Angaben eine umfassende Umarbeitung der ersten
Auflage stattgefunden; veraltete Konstruktionen und Angaben
wurden beseitigt und neuere bewährte Einrichtungen an ihrer
Stelle besprochen und diese Mittheilungen durch Betriebsangaben
thunlichst ergänzt. Die dadurch entstandene Vermehrung des Stoffes,
wie auch insbesondere die Einfügung einer bedeutend grösseren
Zahl von Figuren gegenüber der ersten Auflage bedingten einen
etwas erweiterten Umfang des Buches; auch die früher beige
gebenen Tafeln sind zum Theil durch neue ersetzt worden.
In der erfolgten Neubearbeitung giebt der Inhalt der zweiten
Auflage den Stand der Pumpentechnik am Anfang des Jahres
1807 wieder.
Auch diesmal haben Fabrikanten und Konstrukteure den Ver
fassern ein reichhaltiges und in der praktischen Anwendung be
währtes Material zur Verfügung gestellt; für diese bereitwillige
U ntorstützung sagen dieselben auch an dieser Stelle verbind
lichen Dank.
Charlottenburg-Nürnberg, 1m Juni 1897.
Konrad Hartmann. J. 0. Knoke.
Inhal tsverzeichniss.
Seit&
Einleitung . . . . . . . . . . . . 1
Eintheilung der gebräuchlichen Pumpen oder Flüssigkeitshebevorrich
tungen 2.
Schöpfwerke . . . . . . . . . . . . 4
Arten der Schöpfwerke 4 - Handeimer 4 - Eimer am Seil oder
an der Kette 5 - Wurfschaufel 6 - Schwungschaufel 6 -- Wipptrog 7
- Eimer oder Kastenwerk 7 - Schöpfräder 9 - Wasserschnecke 12
- Wasserwippe 15 - Kettenpumpe 15 - Wurf-und Pumpräder 17 -
W asserschraube 28 - Leistung der Schöpfwerke 30.
Kolbenpumpen . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Allgemeines 37.
Pumpen mit geradlinig hin- und hergehendem Kolben 38-
Allgemeines 38 - Pumpenarten 39 - Geförderte Flüssigkeitsmenge 51
- Die erforderliche Kolbenkraft ur.d Betriebsarbeit 58 (Saugwirkung 58
- Druckwirkung 74 - Gesammte Kraft und Arbeit für verschiedene
Pumpensysteme 80) - Einzeltheile der Kolbenpumpen 91 (Cylinder 91
- Kolben 92 - Stopfbüchse 107 - Röhren 112 - Steuerung 118 -
Selbstthätige oder freigängige Ventile 122 - Selbstthätige Ventile mit
gesteuerter Schlussbewegung 169 - Selbstthätige Ventile mit gesteuerter
Oeffnungsbewegung 181 - Gesteuerte Ventile 182 - Ventilkasten oder
Ventilgehäuse 185 - Saugkopf und Fussventil 187 - Hydraulische
Bewegungswiderstände 189 - Erforderliche Grösse der. Ventilbelastung
und Ventilwiderstand 194 - Windkessel 201 - Selbstthätige Luftfüll
apparate für Druckwindkessel 214 - Pumpengestell und Befestigung
desselben 217). - Betrieb der Kolbenpumpen 218 (Antrieb 218 - An
saugen 220 -- Flüssigkeitsschlag bei der Saugwirkung 230 - Flüssig
keitsschlag im Druckrohr 242 - Mehrförderung 249 - Zulässige Kolben
geschwindigkeit 254 - Ventilüberdruck 259 - Einfluss von Gasen und
Dämpfen, welche in den Pumpencylinder gelangen 262 - Besondere
Betriebsvorrichtungen 265) - Prüfung der Pumpen 270 - Ausgeführte
Pumpen 278 - Berechnung eines Pumpwerks 328 - Dampfpumpen 34~
- W asserdruckpnmpen 390.
VIII Inhaltsverzeichniss.
Seite
Pumpen mit schwingendem Kolben . . . . 397
Pumpensysteme 397 - Geförderte Flüssigkeitsmenge 403 - Kolben
widerstand und Betriebsarbeit 404 - J<;inzeltheile 407.
Pumpen mit stetig drehendem Kolben .......... 409
Eintheilung 410 (Pumpen mit einer Triebwelle 411 - Pumpen mit
zwei zusammenfallenden Drehachsen 422 - Pumpen mit zwei parallelen
Drehachsen 424 - Pumpen mit sich schneidenden Drehachsen 432 -
Pumpen mit drei Triebwellen 434) - Geförderte Flüssigkeitsmenge 435
- Kolbenwiderstand und Betriebsarbeit 4il9 - Einzeltheile 442 - Be
trieb der Pumpen 443.
Pumpen mit schraubenförmig bewegtem Kolben . . 445
Luftdruckwerke mit ausschliesslicher Benutzung des Druckes der
Aussenluft . . . 448
Vorrichtungen zur Förderung von Flüssigkeiten mittels
Saugwirkung 448
Saugheber 449
Luftdruckpumpen . . . . . 460
Verschiedene Luftdruckpumpen 461 - Geförderte Flüssigkeitsmenge
und Betriebsarbeit 477.
Gasdruckpumpen . . . 481
Gasspritzen 481.
Dampfdruckpum}Jen . . . . . . . . . . . . 485
Saftheber 485 - Selbstthätige Kesselspeisevorrichtungen 486 -
Dampfwasserheber 492 -- Doppeltwirkende Pulsometer 499 - Einfach
wirkende Pulsometer 515 - Einzeltheile der Pulsometer 515 - Geför
derte Flüssigkeitsmenge 517 - Betriebsarbeit und Wirkungsgrad 519
- Versuche an Pulsometern 527 - Dampfdruckpumpe mit Mem
brane 530.
Kreiselpumpen . 532
Schleuderpumpen 532
Allgemeines 532 - Pumpenarten 535 - W agrecht gelagerte Pumpen
536 - 1othrecht gelagerte Pumpen 545.
Schraubenpumpen .. 550
Berechnung der Kreiselpumpen 554 Einzeltheile 573 - Be·
trieb 578.
Luft- uml GasstrahlpumJlen . . . . . . . . . . 585
rn haltsverzeichniss. IX
Seite
\V asserstrahlpumpen 586
Allgemeines 586.
Gleichförmig wirkende Wasserstrahlpumpen 5~7
Berechnung 591.
S t ossw eise wirkende \V ass c rs tr ah Ip um p en . 5!16
Berechnung 603.
Dampfstrahlpumpen . . .. 610
Elevatoren oder Ejektoren 611 - Strahlkondensatoren 615.
Injektoren . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
Nichtsaugende Injektoren 61!.1 - Abdampfinjektoren 621 - Saugende
Injektoren 623 - Selbststbätig wieder ansaugende Injektoren 628 -
Doppelinjektoren 634.
Berechnung der Dampfstrahlpumpen 639 - ~inzeltheile der Dampf
strahlpumpen 654.
Einleitung.
Das Fördern einer Flüssigkeit auf eme gegebene Höhe bedingt,
dass einerseits das Gewicht der Flüssigkeit auf letztere gehoben und ander
seits die Trägheit der Flüssigkeitsmasse überwunden, also derselben eine
gewisse Geschwindigkeit ertheilt wird; zugleich müssen die der Bewegung
entgegenwirkenden schädlichen Widerstände oder Nebenhindernisse über
wunden werden. Als Pumpen können nun diejenigen Maschinen und
Apparate bezeichnet werden, durch welche unmittelbar Flüssigkeit gehoben
wird, und unterscheiden sich die verschiedenen Arten von Pumpen durch
die Art und Weise, in welcher die Flüssigkeit veranlasst wird, sich auf
eine gegebene Höhe zu bewegen.
Schon vor Jahrtausenden wurden sinnreiche Vorrichtungen erfunden,
welche insbesondere der Wasserhebung zum Zweck der Wasserversorgung
für häusliche und landwirthschaftliche Bedürfnisse dienten. Ein klares
Bilrl über diese Anfänge und über die bis in die neuere Zeit erfolgte Ent
wickelung des Pumpenbaues gibt Professor Dr. Rühlmann's "Allgemeine
Maschinenlehre" Bd. 4. Diese Beschreibung zeigt, dass die zur Zeit in
Anwendung befindlichen Pumpen zum grössten Theil nichts Anderes als
verbesserte Formen der von den ältesten Kulturvölkern bereits benutzten
Wasserhebevorrichtungen sind; manche Pumpenarten haben sich durch viele
Jahrhunderte bis in die Neuzeit fast unverändert erhalten.
Die Pumpen bewirken eine Ortsveränderung der Flüssigkeit. Diese
kann am einfachsten dadurch erhalten werden, dass man die Flüssigkeit
in Gefässe schöpfen und mit diesen heben lässt; in dieser Weise wirkt
ein Theil der als Schöpfwerke bezeichneten Maschinen. Eine zweite
Art der Flüssigkeitsförderung kennzeichnet sich dadurch, dass auf die in
einem Behälter befindliche Flüssigkeit ein Druck ansgeübt wird, welcher
die sämmtlichen Widerstände der Förderung zu überwinden vermag. Dieser
Druck kann in verschiedener Weise erz13ugt werden: durch einen festen
Körper, eine Flüssigkeit oder ein Gas. Im ersten Fall kann der treibende
feste Körper durch den Behälter bewegt werden, ohne an denselben dicht
Hartmaun-Knoke, Pnmp<·JJ. :!. Anti. 1