XLIX. Beschreibung einer hydropneumatischen Pumpe zum Zusammendrüken der Gasarten und anderer elastischen Flüßigkeiten. Von Hrn. Sam. Seaward Im August-Hefte des Philosophical Magaz. and Journ. S. 129 bemerkt Hr. J. Martineau, daß Hr. Sam. Seaward zu jener Zeit, wo diese Pumpe verfertigt wurde, als Zeichner in der Manufaktur, an welcher Hr. Martineau Miteigenthuͤmer ist, angesiellt war; daß er aber durchaus keinen Antheil an Erfindung dieser Pumpe hat, obschon er sie als seine Erfindung angibt, und nur die erste Idee hievon dem Hrn. Dav. Gordon am London Portable Gas Establishment zuschreibt. A. d. Ueb.. Aus dem Philosophical Magazine and Journal. N. 315. S. 13.(Im Auszuge.) Mit Abbildungen auf Tab. VI. Seaward's Beschreibung einer hydropneumatischen Pumpe. Bei dem allgemeinen Gebrauche, den man wahrscheinlich noch von dem Gase machen wird, wenn dasselbe in einem hohen Grade zusammengedruͤkt ist, wird es wichtig, die beste Methode aufzufinden, durch welche es auf die nuͤzlichste und vortheilhafteste Weise in diesen Zustand gelangen kann. Die gegenwaͤrtige Methode, das Gas zusammenzudruͤken, ist mit einer Menge von Nachtheilen verbunden, die vorzuͤglich in einem bedeutenden Verluste des Gases, waͤhrend der Operation des Zusammendruͤkens, und in einem ungeheuren Verluste an Kraft bestehen, weil das Gas nicht vollkommen aus dem Gefaͤße der Pumpe ausgetrieben wird; endlich noch in dem Außerordentlichen Verderben der Maschine selbst waͤhrend des Gebrauches derselben. Die bisher zu diesem Zweke angewendete Maschine besteht aus einem gut gebohrten Cylinder, A in Fig. 5, der an dem einem Ende offen, an dem anderen Ende mit zwei Klappen, c und d, versehen ist, und aus einem dichten Staͤmpel, B, der in demselben arbeitet. Dieß ist vielleicht die beste Einrichtung einer Staͤmpelpumpe, die auch von den ersten Mechanikern und Maschinisten angenommen ist. Nun ist es aber bei Anwendung dieser Maschine unmoͤglich daß der Staͤmpel so getrieben werden kann, daß er ganz bis aus den Boden des Cylinders hinabschlaͤgt; es muß einiger Raum leer bleiben; denn sonst wuͤrden die Klappen in große Gefahr gerathen beschaͤdigt zu werden. oder es koͤnnte anderes Ungluͤk entstehen. Man nehme nun an, daß in einer Pumpe von 5 Zoll im Durchmesser der Streich 12 Zoll betraͤgt, so muß der Raum zwischen dem Boden des Staͤmpels und dem Boden des Cylinders 1/8 Zoll betragen, was nicht viel ist. Wenn nun aber die Operation des Zusammendruͤkens in Gang kommt, wird dieser Raum allmaͤhlich zunehmen, so daß, wenn das Gas mit einem Druke von 30 Atmosphaͤren zusammengedruͤkt ist, oder mit 450 Pfund Druk auf den Quadrat-Zoll (und dieß ist im Durchschnitte der Druk, den die Portable Gas-Company anwendet), die ungeheuere Last von 9000 Pfund gegen den Boden des Cylinders und des Staͤmpels druͤkt, wodurch nothwendig diese beiden lezteren von einander entfernt gehalten werden. Bedenkt man nun die vorhandene Elasticitaͤt der Kurbeln, die Lokerheit und Abnuͤzung der Lager, die Elasticitaͤt der Verbindungs- und Querstangen, und selbst des Bodens des Staͤmpels, so wird man mit Recht schließen, daß bei diesem großen Druke der Staͤmpel nicht unter Ein Viertel Zoll von dem Boden des Cylinders kommt; es bleibt demnach diese Menge Gases unter dem großen Druke von 80 Atmosphaͤren zuruͤk, und kann nicht ausgetrieben werden; wird sich daher, wie der Staͤmpel zuruͤk hinauf gezogen wird, in dem Cylinder ausbreiten, einen großen Theil des Raumes ausfuͤllen, und dadurch die Aufnahme einer anderen vollen Ladung hindern. Dieß ist nun einer der großen Fehler bei dieser Art von Pumpen; denn nimmt man den Raum, wie gesaͤgt, zu Einem Viertel-Zoll an, so ist dieß gerade der 48ste Theil bei ganzen Hohlraumes der Pumpe, und zaͤhlt man zu diesem noch den Raum, der uͤbrig bleibt, wenn die Auszugs-Klappe d aufsteigt, die so lange offen bleibt, bis der Stempel auf seinem Zuruͤkzuge sich etwas entfernt hat> so koͤnnen wir mit Sicherheit abnehmen, daß jedes Mahl soviel zusammengedruͤktes Gas in dem Cylinder zuruͤkbleibt, als, dem Umfange nach, Ein Vierzigstel des ganzen Schlages der Pumpe betraͤgt. Wenn daher die Pumpe anfaͤngt zu arbeiten, und das Gas in dem Recipienten auf einen Druk von 10 Atmosphaͤren kommt, so werden nur mehr 3/4 des Gases aus dem Cylinder getrieben; bei einem Druke von 20 Atmosphaͤren wird nur mehr die Haͤlfte ausgetrieben, und bei 40 Atmosphaͤren hoͤrt die Pumpe auf zu arbeiten, da das zuruͤkgebliebene zusammengedruͤkte Gas sich ausdehnt, und den ganzen Cylinder fuͤllt: es kann also nicht mehr Gas aus dem Gasometer hineingebracht werden. Ja, was noch mehr ist, es entsteht ein wirklicher Verlust durch das unvollkommene Passen des Staͤmpels: ein Fehler, der bei allen diesen Pumpen mehr oder minder Statt hat; denn die Staͤmpel moͤgen mit Metallringen, mit Leder oder mit Hanf umkleidet werden, immer wird bei einem so hohen Druke ein Entweichen des Gases Statt haben; und wenn das Leder etc. so hart aufgeschraubt ist, daß durchaus kein Gas entweichen kann, so wird die Reibung ungeheuer, die Haͤlfte der Kraft geht verloren, und es ist durch diese Art von Abhuͤlfe wenig Vortheil gewonnen. Diese Bemerkungen werden, wie es scheint, das Mangelhafte bei Anwendung der gemeinen Drukpumpen in Helles Licht sezen, und uns von selbst auf die Vortheile einer hydropneumatischen Pumpe fuͤhren. Man wird bemerkt haben, daß das große Uebel bei der gemeinen Pumpe der Raum oder die Hoͤhlung ist, welche uͤbrig bleibt, wenn der Staͤmpel an das Ende seines Schlages hinabgekommen ist. Diesem Uebel abzuhelfen war der erste Zwek, den man bei dieser Verbesserung zu erreichen strebt. Zu diesem Ende hat man eine gewisse Menge nicht elastischer Fluͤßigkeit in die Hoͤhlung des Cylinders gebracht, welche dieselbe ganz ausfaͤllt, wann der Staͤmpel unten ist, und auf diese Weise jedes Theilchen des zusammengedruͤkten Gases binaustreibt. Wie dieses geschieht, wird aus folgender Beschreibung der neuen Pumpe leicht entnommen werden koͤnnen. Fig. 6 ist der Aufriß, und Fig. 7 der Grundriß der hydropneumatischen Pumpe. AA ist das Gestell, welches die Maschine traͤgt. Die Pumpe besteht aus zwei Kammern, B und D; in der Kammer B arbeitet der dichte Staͤmpel C, durch eine Lederbuͤchse v, mittelst der Kurbel n, und der Schnuͤre mm. D ist die pneumatische Kammer, an deren oberem Ende die Einleitungs-Klappe e, und die Ausfuͤhrungs-Klappe c sich befindet: uͤber lezterer ist ein kleines Gefaͤß g angebracht mit der Roͤhre h, welche zu dem Recipienten fuͤhrt. Wenn nun der Staͤmpel C am Ende seines Schlages ist, wie Fig. 6 zeigt, ist die pneumatische Kammer D ganz voll Oehl oder irgend einer anderen nicht elastischen Fluͤßigkeit, und zur groͤßeren Sicherheit muß auch noch etwas Oehl uͤber der Ausfuͤhrungs-Klappe c, sich befinden. Wie aber der Staͤmpel C zuruͤkgezogen wird, sinkt das Oehl in der Kammer D auf das Niveau rs herab, und der Raum fuͤllt sich mit Gas, welches aus dem Gasometer durch die Roͤhre f, und durch die Klappe e, hereinstuͤrzt, und wenn der Staͤmpel wieder vorgeschoben wird, steigt das Oehl zur vorigen Hoͤhe, und fuͤllt wieder die ganze Hoͤhlung der Kammer D aus, aus welcher es jedes Gastheilchen durch die Klappe c austreibt, und so geht es abwechselnd fort. Wenn wegen vermehrten Drukes, oder aus was immer fuͤr einer anderen Ursache, das Oehl in der Kammer D, nicht zureichen sollte, um bei der Ruͤkkehr des Staͤmpels die ganze Hoͤhlung auszufuͤllen, so hat dieß nichts zu bedeuten, indem in dem Augenblike, wo die Klappe c, sich auch nur etwas hebt, das uͤber der Klappe befindliche Oehl herabsteigt, und das Gas in der Kammer v vertreibt. Das Gefaͤß g ist ein kleiner Oehlbehaͤlter, und dient auch zur Aufnahme des allenfalls zuruͤkgebliebenen oder verirrten Gases. Die Roͤhre k dient als Zeiger, daß immer die gehoͤrige Menge Oehles in dem Apparate vorhanden ist, und auch im noͤthigen Falle zum Nachgusse desselben. Es ist moͤglich, daß eine unbedeutende Entweichung des Oehles bei der Klappe E Statt hat; doch dieß hat nichts zu sagen, indem die Entweichung einer geringen Menge nicht elastischer Fluͤßigkeit zuruͤk in die Kammer D nicht mit dem zwanzigsten Theile jener Ungelegenheit verbunden ist, welche die Entweichung eines gleichen Volumens zusammengedruͤkten Gases hervorbringt. Der vorzuͤgliche Vortheil bei dieser Pumpe ist, daß bei jedem Schlage des Staͤmpels, der Druk mag 1 oder 10 oder 50 Atmosphaͤren betragen, immer eine volle Ladung von Gas durch die Klappe c durchgedraͤngt wird. Der Grad der Zusammendruͤkung hat bei dieser Art von Pumpe wirklich keine Graͤnze, vorausgesezt, daß die Theile derselben stark genug sind, um der dadurch entstehenden Spannung zu widerstehen, und eine gehoͤrige Kraft angebracht wird. Bei einer gewoͤhnlichen Pumpe kann man nicht annehmen, daß die Zusammendruͤkung uͤber einen Druk von 30 bis 40 Atmosphaͤren steigt. Die Figur 8 wird eine bequeme Methode darbiethen, um die Kraft zu bestimmen, welche erfordert wird, um diese Pumpe fuͤr jeden praktischen Fall gehoͤrig zu treiben. Es sey die gerade Linie AB in 32 gleiche Theile getheilt, wovon GB = 16, FG = 8, DE = 2, CD = 1 und AC = 1 ist. Betrachten wir diese ganze Linie als den Raum, welchen der Staͤmpel bei einem Schlage durchlaͤuft, so ist offene bar, daß bei B, dem Anfange des Schlages, die Kraft nur Einer Atmosphaͤre gleich seyn wird, die durch die senkrechte Linie Bb dargestellt ist. Wenn der Staͤmpel aber G erreicht hat, so hat er den halben Schlag vollendet, und die Kraft ist dann gleich 2 Atmosphaͤren; wie die Linie Gg zeigt, = 2 × Bb. Wenn ferner der Staͤmpel bei F ist, so hat er 3/4 seines Schlages vollendet, und die Kraft ist dann gleich 4 Atmosphaͤren, = Ff = 4 Bb; und so fort, bis der Staͤmpel nach C gelangt, wo er 31/32; seines Schlages vollendet hat, und die Zusammendruͤkung, wie die Kraft, gleich 32 Atmosphaͤren, = Cc , = 32 × Bb ist. Wenn wir demnach bg, gf, fe etc. als eben so viele gerade Linien betrachten, so werden die Flaͤchen Gb, Fg, Ef, De etc. beinahe als die Momente angesehen werden koͤnnen, mit welchen der Staͤmpel uͤber die verschiedenen Raͤume BG, GF, FE laͤuft etc. Diese verschiedenen Faͤchen Gb, Fg, Ef etc. sind aber alle einander gleich; folglich ist die ganze Groͤße der Momente des Staͤmpels bei seinem Durchlaufen des Raumes BC gleich der fuͤnffachen Flaͤche GgbB; d.i. = 5 × (gG + Bb × gB)/2; = 5 × 1 1/2 × 16 = 120. Hierzu muͤssen nun die Momente des Staͤmpels auf seinem Gange von C nach A zugezaͤhlt werden, oder die des lezten 1/32 Theiles des Schlages, die 32 × 1, = 32, sindIndem, wenn das Gas in der Kammer mit einer Kraft von beinahe 32 Atmosphaͤren zusammengedruͤkt ist, es die Klappe heben, und in den Behaͤlter entweichen wird, da wir den Druk nicht hoͤher als zu 32 Atmosphaͤren annehmen.. folglich 120 + 32 = 152. Hiervon kommt nun abzugehen der Druk Einer Atmosphaͤre, die dem Staͤmpel den Raum BA durchlaufen half; d.i., 32 × 1 = 32, welche, von 152 abgezogen, wieder 120 als absolutes Gesammt-Moment des Staͤmpels geben. Wenn man nun diese Groͤße durch die Zahl der Theile in der Linie AB theilt, (= 32), so erhaͤlt man 3 3/4 Atmosphaͤren, oder 56 1/4 Pfund im Durchschnitte auf den Quadratzoll fuͤr den Staͤmpel waͤhrend des ganzen Schlages, wenn das Gas mit einer Kraft von 32 Atmosphaͤren zusammengedruͤkt wird. Da nun die Pumpe bloß allein wirkt, so wird, wo man ein Flugrad von hinlaͤnglicher Schwere anbringt, eine Kraft von ungefaͤhr 30 Pfund auf jeden Quadratzoll der Flaͤche des Staͤmpels beinahe hinreichen, um die Pumpe in Gang zu bringen. Wenn man das Gas nur unter einem Druke von 20 Atmosphaͤren, oder von jeder Anzahl von Atmosphaͤren, die kleiner ist, als 32, bedarf, so laͤßt sich die hierzu noͤthige Kraft im Durchschnitte leicht aus obiger Figur bestimmen. Es sey z.B. der verlangte Druk = Am, so schneide man den obern Theil der Figur durch die mit der Grundlinie AB parallele Linie, mn, ab, und berechne die zuruͤkgebliebene Flaͤche auf die oben angegebene Weise; das Resultat der Rechnung gibt die verlangte Kraft. Wenn man aber einen hoͤheren Druk, als 32 Atmosphaͤren, noͤthig haͤtte, so muͤßte man die Hoͤhe der Figur gegen ac auf die angegebene Welse vergroͤßern, und man wird auch dann die verlangte Kraft so ziemlich genau zu bestimmen im Stande seyn.