DE36131C - Apparat zum Pumpen sehr verdünnter Gase - Google Patents

Description

KÄISERUUH

ES

PATENTAMT.

Die Versuche, welche von den Erfindern mit Verfahren und Apparaten zum Pumpen sehr verdünnter Gase und Dämpfe für die verschiedensten industriellen Zwecke, z. B. für die Eisbereitung, Abkühlung, Abdampfung, Trocknung, für die Erzeugung eines fast vollständigen Vacuums u. s. w., gemacht worden sind, beziehen sich auf solche Apparate, bei welchen zwei oder mehr Pumpen von verschiedenem Fassungsvermögen in einer combinirten Reihe benutzt werden, und haben namentlich Bezug auf die gröfste dieser Pumpen oder diejenige, welche speciell dazu dient, die Gase aus irgend einem beliebigen Behälter aufzusaugen, sie auszustofsen und sie, nachdem sie mehr oder weniger comprimirt worden sind, einer anderen Pumpe zur weiteren Compression zu überliefern, von wo sie alsdann in die freie Luft oder in irgend einen Raum getrieben werden. Sind die Gase bezw. Dämpfe condensirbar, so werden sie, nachdem sie die erste Pumpe verlassen haben, vor oder nach ihrer Compression durch eine andere Pumpe in einen Condensator geleitet, um schliefslich in die freie Luft ausgetrieben zu werden, wie dies alles in dem früheren S ο u t h b y ' sehen Patente No. 2744 vom 12. Februar 1878 beschrieben ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine neue Pumpe, welche dem gedachten Zwecke dienen soll.

Diese neue Pumpe basirt auf dem Princip der Glockenpumpen und ist derart eingerichtet, dafs die Glocke in einem dicht geschlossenen Behälter eingeschlossen ist, welcher im Stande ist, den Druck der Atmosphäre auszuhalten. Dieser Behälter wird durch eine oder mehrere Luftpumpen theilweise luftleer gepumpt, und der untere Rand der Glocke wird gegen den luftleeren Raum durch einen Oelverschlufs abgedichtet, so dafs, wenn die Glocke im Innern des sehr luftverdünnten Raumes auf- und abbewegt wird, das verdünnte Gas durch die verschiedenen Niveaus des Oeles innerhalb und aufserhalb der Glocke mehr oder weniger comprimirt wird. Der Behälter sowohl als auch die Glocke sind mit Ein- und Auslafsventilen versehen, welche gleichfalls neu sind.

Die Pumpe ist ferner mit einer Vorrichtung versehen, mit Hülfe deren die Pumpe in eigenthümlicher Weise angelassen wird, in der Weise nämlich, dafs für einen regulirten Theil des ersten Theiles des Hubes eine freie Verbindung zwischen beiden Seiten des Kolbens hergestellt wird, so dafs die Pumpe nur für den übrigen Theil des Hubes, wenn die Verbindung wieder geschlossen ist, wirkt.

In der Zeichnung ist:

Fig. ι ein senkrechter Schnitt durch die Pumpe und

Fig. 2 ein eben solcher Schnitt im rechten Winkel zu dem vorigen.

Die Pumpe besteht aus dem Cylinder A aus leichtem Metall, etwa aus galvanisirteni Eisenblech, welcher sich frei innerhalb eines weiteren festen Cylinders B bewegt.

Der Cylinder B ist aus galvanisirten Eisenplatten hergestellt und oben mit einem kurzen Cylinder aus Gufseisen b versehen.

Dieser gufseiserne Cylinder oder Ring b ist oben mit einer horizontalen ringförmigen Rinne versehen, auf deren Boden ein Kautschukring liegt und in welcher der abgerundete Rand des Deckels C ruht. Um den Deckel noch besser abzudichten, kann man in die Rinne etwas OeI giefsen, welches alsdann einen hermetischen Schlufs bewirkt.

Die Triebwelle geht durch eine in dem Ringe b angebrachte Stopfbüchse. Diese Stopfbüchse ist sehr lang und hat einen Behälter für OeI, das gleichzeitig zum dichten Abschlufs und zum Schmieren des Lagers dient. Damit man den Mechanismus im Innern der Pumpe herausheben kann, ist die Welle aus zwei Theilen gemacht, welche durch eine einzahnige Klaue mit einander verbunden sind. Die eine Hälfte dieser Klaue, welche mit dem äufseren Theil der Welle verbunden ist, ragt nicht in den Cylinder B hinein, und der Kurbeltheil der Welle wird von zwei an den Ring b angegossenen Querlagern getragen, so dafs, wenn von diesen die Deckelbolzen entfernt sind und der Zahn der Klaue senkrecht steht, der Kurbeltheil der Welle mit allem, was an ihm hängt, aus dem Cylinder B herausgehoben werden kann.

Das Rohr, durch welches die Gase ausgestofsen werden, mündet in irgend einen Theil des Ringes b.

In dem unteren Ende des äufseren Cylinders B ist der konische Behälter D auf einem kurzen, geraden Cylinder befestigt, der central und senkrecht innerhalb des Cylinders B steht und am Boden durch einen Flantsch mit demselben verbunden ist, so dafs ein ringförmiger Raum zwischen beiden entsteht, der breit genug ist, dafs der Cylinder A sich frei in demselben bewegen kann.

Auf dem abgestumpften Ende des Konus D sitzt das Auslafsventil E, welches durch eine konische Spiralfeder auf seinem Sitze gehalten wird.

Der bewegliche innere Cylinder A wird durch eine konische Scheidewand F in zwei Theile getheilt. Diese Scheidewand ist an den Verstärkungsring f angenietet, der auch die Zapfen für die gegabelte Pleuelstange trägt.

Der Sitz g für das Einlafsventil G ist in dem abgestumpften Kopfe der Scheidewand F befestigt., und das Ventil G wird von vier Stiften geführt, welche durch Führungsöffnungen in dem Sitz g hindurchgehen, und wird von Spiralfedern getragen, welche um die Führungsstifte gewunden sind.

Das Ventil G und sein Sitz g sind so geformt, dafs sie dicht auf den festen konischen Behälter D passen und so am Ende des Hubes möglichst wenig Raum zwischen sich und dem Behälter D lassen.

Die Scheidewand F mit ihrem Ventil G ist so an dem Cylinder A befestigt, dafs dieser mit seinem unteren Rande auf den Boden des Cylinders B aufstöfst, wenn die Scheidewand F so weit nach unten bewegt ist, dafs sie auf dem Konus D aufruht.

Der ringförmige Raum rings um den cylindrischen Support des Konus D ist für ein wenig mehr, als die Hublänge beträgt, mit einer nicht flüchtigen, leicht beweglichen Flüssigkeit, am besten mit Pflanzen- oder Fischöl, gefüllt, und da beim Niedergange des Kolbens das denselben ausfüllende Gas zusammengeprefst wird, so steigt das OeI zwischen den beiden Cylindern A und B in die Höhe, und zwar so hoch, dafs die Compression des Gases ausbalancirt wird. Auf diese Weise bildet die Flüssigkeit einen absolut luftdichten Kolben, der sich mit sehr wenig Reibung bewegt.

Den Erfindern ist nicht unbekannt, dafs man bereits früher Flüssigkeiten bei Glockenpumpen der verschiedensten Art angewendet hat, um den unteren Rand der Glocke abzudichten und die Compression oder Austreibung von Luft innerhalb der Glocke durch die wechselnden Niveaus der Flüssigkeit innerhalb und aufserhalb der Glocke zu bewirken, doch wurde dies nur bei einem Druck angewendet, welcher von dem der Atmosphäre nicht weit entfernt war, niemals aber in einem Behälter, aus welchem die Luft zum gröfsten Theil von einer anderen Pumpe ausgesaugt worden war.

Beim Betriebe der Pumpe ist die Möglichkeit nicht ausgeschlossen, dafs ein Theil des Oeles durch das Auslafsventil austritt. Dasselbe fällt alsdann in das Reservoir H des Konus D, von wo es durch ein mit einem Hahn versehenes Rohr von Zeit zu Zeit entfernt werden kann.

Die verdünnten Gase werden, nachdem sie durch die Wirkung des Kolbens mehr oder weniger comprimirt worden, durch das Ventil E in das Reservoir H getrieben. In dieses mündet ein Rohr / auf eine weite Strecke hinein, so dafs das durch E tretende OeI niemals in dieses Rohr / gelangen kann. Das Rohr I führt die Gase von dem Reservoir H nach dem Condensator /, von welchem alsdann die Gase durch eine gewöhnliche doppeltwirkende Luftpumpe K in die Atmosphäre getrieben werden.

Werden condensirbare Gase oder Dämpfe gepumpt, so müssen alle Theile der Pumpe, welche während und nach der Compression mit diesen Gasen oder Dämpfen in Berührung kommen, erwärmt werden, um die Condensation der Gase zu verhindern. Das kann am besten dadurch geschehen, dafs.man unter dem Behälter für das OeI eine Kammer anordnet, in welcher man etwas Abdampf circuliren läfst.

Im Vorhergehenden ist ein Apparat beschrieben, welcher sich zum Pumpen sowohl condensirbarer als nicht condensirbarer Gase oder Dämpfe sehr wohl eignet. Es versteht sich aber von selbst, dafs dieser Apparat auch in verschiedener Weise modificirt werden kann, sb kann man z. B. die Wirkung der Pumpe in der Weise umkehren,-dafs das Einlafsventil auf dem Konus D angebracht und dieser mit dem auszupumpenden Räume verbunden wird, allein in diesem Falle mui's der Cylinder, welcher den unteren Theil des Konus D bildet, viel höher sein und die konische Scheidewand am oberen Rande des Cylinders A befestigt sein.

Die Pumpe braucht auch nicht nothwendig eine cylindrische Form zu haben; es können vielmehr namentlich da, wo zwei Pumpen in einem gemeinsamen äufseren Behälter arbeiten, auch Parallelogramme gewählt werden. Auch die konische Form ist nicht unerläfslich; dieselbe kann auch durch eine cylindrische ersetzt werden, in welchem Falle man auch den Cylinder A ganz weglassen und an seine Stelle Flüssigkeit bringen kann. Auch kann die Triebwelle aufserhalb des Pumpenkörpers B angeordnet sein, in welchem Falle die Triebstange 'durch eine gut abgedichtete Stopfbüchse in den Pumpenkörper B hineingeht.

Bei allen Pumpen für sehr verdünnte Gase ist es rathsam, die Einlafsventile direct zu bewegen, ι

Hierzu ist die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung sehr geeignet.

An einem Ansätze des Cylinders A ist ein Arm L, Fig. 2, drehbar befestigt. Dieser Arm ruht mit einem justirbaren Zapfen auf dem Ventil G, und die Spiralfedern, welche um die Führungsstifte des Ventils gewunden sind, sind stark genug, um sowohl das Gewicht dieses Armes als auch das des Ventils zu tragen. Der Arm L ist so jüstirt, dafs, wenn das Ventil geschlossen ist, die Gabel der Pleuelstange, wenn die Kurbel an dem todten Punkt angelangt ist, denselben berührt, und er ist so geneigt oder geformt, dafs die Pleuelstange bei ihrer Aufwärtsbewegung über denselben hinweggleitet und sein äufseres Ende niederdrückt und dadurch das Ventil öffnet, während sie beim Niedergange den Arm nicht berührt und das Ventil geschlossen hält. Wenn die Triebwelle aufserhalb des Pumpenkörpers angebracht ist, so wirkt der Arm mit Hülfe einer Stange, welche durch eine Stopfbüchse im Deckel C hindurchgeht.

Die Ventile G und E sind derart geformt, dafs sie sich mit einem erhabenen R'ande gegen einen an dem Sitz befestigten elastischen Ring aus Kautschuk, Filz etc. anlegen. Dieser elastische Ring wird durch einen Metallring e bezw. g auf dem Sitze festgehalten und die Metallringe sind durch Bolzen befestigt. Die Bolzen des Metallringes e sind versenkt angebracht und stehen nicht über die Fläche des Ringes hinaus.

Das Anlassen der Pumpen zum Pumpen sehr verdünnter Gase hat seine grofsen Schwierigkeiten, da die Kraft, welche nothwendig ist, um die Luft auszupumpen und das Vacuum herzustellen, ganz enorm höher ist, wenn ein wenig mehr wie die Hälfte der Luft ausgetrieben worden, als wenn der Druck höher oder niedriger ist.

Dieser Schwierigkeit kann dadurch begegnet werden, dafs man das Vacuum mit der oder den Hülfspumpen allein herstellt und die grofse Pumpe nicht eher anläfst, als bis ein vollständiges Vacuum erzielt ist; doch verlangt dies eine weit vollkommenere Hülfspumpe, als bisher nothwendig war; auch macht sie die Maschine complicirt, abgesehen davon, dafs dabei auch Zeit verloren geht.

Man hat auch Nebenventile oder regulirte Verbindungen zwischen dem Auslafsrohr und dem grofsen Cylinder angewendet; doch sind diese nicht von grofsem Nutzen zur Verminderung der Kraft für den Betrieb der grofsen Pumpe, es sei denn, dafs diese Verbindung so frei sei, dafs die Wirkung der Pumpe ganz und gar aufhört,

Die neue Einrichtung zum Anlassen der grofsen Pumpe besteht nun, wie bereits eingangs erwähnt, darin, dafs für einen Theil des ersten Theiles des Kolbenhubes die Verbindung zwischen den beiden Seiten des Kolbens in solchem Umfange hergestellt wird, dafs die Gase frei passiren können. Dies verkürzt den Kolbenhub für den Theil, währenddessen die iVerbindung hergestellt ist, und beseitigt die Schwierigkeit auf einfache und bequeme Weise, während noch die Pumpe während des Theiles des Hubes, bei welchem sie zur Wirkung gelangt, dazu benutzt werden kann, die Hülfspumpe im Leerpumpen des Apparates zu unterstützen.

In Fig. 2 der Zeichnung ist eine der vielen Methoden dargestellt, auf welche man den gedachten Zweck erreichen kann. Bei derselben wird das Einlafsventil für irgend einen Theil des ersten Theiles des Kolbenhubes offen gehalten, und zwar durch den bereits beschriebenen Arm L, weicher zu diesem Ende mit einem zweiten Arm M versehen ist. Die beiden Arme M und L stehen in einem solchen Winkel zu einander, dafs, wenn der Arm L von der Pleuelstange niedergedrückt wird und das Ventil öffnet, der Arm M senkrecht steht, wie in Fig. 2 gezeichnet ist. Eine Stange N, welche durch einen Hebel von aufsen höher oder tiefer gestellt werden kann, geht durch eine Stopfbüchse in den Apparat hinein und befindet sich direct hinter dem Arm M. Wenn nun beim Aufwärtshube des Cylinders A das Ventil L von der Pleuelstange

Claims (4)

nach unten gedrückt wird, so stellt sich der Arm M senkrecht und lehnt sich bei seiner weiteren Aufwärtsbewegung gegen die Stange N an, die ihn alsdann auch noch bei seinem Niedergange so lange in seiner senkrechten Lage fest- und hierdurch das Ventil G ge-• öffnet hält, bis er mit seinem nach innen gebogenen freien Ende an das untere Ende der Stange anlangt und nunmehr von dieser nicht mehr gehalten wird, worauf die Federn das Ventil schliefsen. Durch Niedriger- oder Höherstellen der Stange N kann man das Ventil mehr oder weniger lange geöffnet halten. Wenn das gewünschte Vacuum erzielt ist, wird die Stange N so weit-nach oben geschoben, dafs sie mit dem Arm M nicht mehr in Berührung kommt. Eine solche Vorrichtung dient für alle Arten einfach wirkender Pumpen, welche das Einlafsventil im Kolben haben, sei nun die Triebwelle aufserhalb oder innerhalb des Pumpenkörpers. Auch kann dieselbe Vorrichtung leicht an Pumpen angebracht werden, bei welchen die Pleuelstange durch Schieber ersetzt ist, auch bei einfach- oder doppeltwirkenden Pumpen, bei welchen das Einlafsventil am Ende des Cylinders angebracht ist. In diesen Fällen kann jedes Ventil durch eine Stange geöffnet werden, welche durch eine Stopfbüchse hindurchgeht und auf das Ventil preist, so dafs dieses sich öffnet, um später wieder durch eine Feder geschlossen zu werden. Diese Stange kann durch einen Arm bewegt werden, welcher mit einem Ansätze der Kolbenstange der Pumpe verbunden ist und durch die seitliche Bewegung der Kurbel oder Kurbelstange niedergedrückt wird. Dieser Arm kann mit einem zweiten, entweder nach oben oder nach unten gerichteten Arm in einem solchen Winkel verbunden sein, dafs der zweite Arm bei geöffnetem Ventil parallel zur Kolbenöffnung steht und beim Anlassen der Pumpe durch einen Block in dieser Lage so lange gehalten wird, bis sein nach innen gebogenes Ende den Block erreicht und ihm alsdann gestattet, der Wirkung der Ventilfeder nachzugeben. Dieser Block kann alsdann durch eine Schiebstange regulirt werden. Patenτ-Anspröche:

1. Bei Glockenpumpen zum Auspumpen sehr verdünnter Gase oder Dämpfe die konische Scheidewand F, welche den inneren Cylinder A in zwei durch das Ventil G mit einander verbundene Theile theilt, in Verbindung mit dem am Boden des äufseren Cylinders B befestigten konischen Hohlkörper HD, dessen äufsere Form sich der konischen Scheidewand Fanpafst und dessen Inneres durch das Ventil E mit dem Innern des Cylinders B in Verbindung steht.

2. Bei dieser Pumpe das Reservoir H zum Sammeln der durch das Ventil E etwa eingedrungenen Flüssigkeit.

3. Die eigenthümliche Anordnung der Ventile G und E, derart, dafs dieselben am Rande mit einer ringförmigen Erhöhung versehen sind, mit welcher sie sich gegen einen an dem Ventilsitz befestigten elastischen Ring anpressen.

4. Die zur zeitweiligen Herstellung einer Verbindung zwischen beiden Seiten des Kolbens während des Niederganges dienende Einrichtung, bestehend aus dem Doppelarm ML in Verbindung mit der Stange N (Fig. 2).

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.