Pumpen für Bauzwecke. Von Ingenieur Alfred Schacht in Berlin. SCHACHT: Pumpen für Bauzwecke. Inhaltsübersicht. Allgemeines. Kreiselpumpen für Schmutzwasser. Preßluftpumpen und Mammut-Bagger. Diaphragmapumpen. Wasserstrahlpumpen und Pulsometer. –––––––––– Von den vielen Pumpenarten, welche heute dem Baugewerbe zum Fortschaffen des Grund- oder Regenwassers bei Tief- und Tunnelbauten, Brunnenbohrungen usw. geliefert werden, erfüllen nur wenige die in sie gesetzten Erwartungen. Teils liegt es daran, daß die Konstruktion eine verfehlte ist, teils auch daran, daß bei der Auswahl der verwendeten Materialien nicht mit der genügenden Sorgfalt verfahren wurde. Solange es sich um die Förderung von reinem Wasser handelt, eignet sich beinahe jede Pumpe für Bauzwecke. Wenn aber das fortzuschaffende Wasser Sand, Stroh oder andere Fremdkörper enthält, so müssen eigens für Förderung von Schmutzwasser konstruierte Pumpen vorgesehen werden, wobei hauptsächlich auf reichliche Durchgangsquerschnitte innerhalb der Pumpe zu achten ist, um Betriebsstörungen infolge festgeklemmter, gröberer Beimengungen zu vermeiden. Außerdem muß auch auf bequeme Zugänglichkeit zum Pumpeninnern gesehen werden, damit solche Fremdkörper, die sich in der Pumpe festgesetzt haben, mit wenigen Handgriffen und innerhalb kürzester Zeit aus derselben entfernt werden können. Ferner spielt auch bei der Trockenlegung von ausgedehnten tiefbaulichen Anlagen der Kraftbedarf der Pumpen eine beachtenswerte Rolle, so daß man gezwungen ist, Pumpen mit gutem Wirkungsgrad zu beschaffen. Und nicht zuletzt muß man darauf achten, daß die Pumpen keine oder wenigstens nur geringe sachgemäße Bedienung erfordern, da man andernfalls einen mit der Wartung derartiger Anlagen vertrauten Mann haben muß, wodurch die Ausgaben für Arbeitslöhne erhöht werden. Vor der Beschaffung einer Pumpe für Bauzwecke muß man sich zunächst darüber klar werden, ob man eine Pumpe mit motorischem Antrieb oder eine Pumpe braucht, die von einem Menschen betrieben werden kann. Wenn elektrische Energie zur Verfügung steht – und das ist in heutiger Zeit fast stets der Fall – so wird man eine Pumpe beschaffen, die mit dem antreibenden Elektromotor direkt gekuppelt und mit ihm zusammen auf einer gemeinsamen Grundplatte aufgestellt wird. Hat man keine elektrische Energie am Platz oder in der Nähe der Baustelle, so wird man, wenn es sich um größere, ständig zufließende Wassermengen handelt, eine Dampflokomobile oder einen Explosionsmotor hinstellen, der die Pumpe mittels Riemen antreibt oder, bei passenden Umdrehungszahlen, ebenfalls mit ihr direkt gekuppelt wird. Bei kleineren Wassermengen und besonders auch bei nicht kontinuierlich zulaufendem Wasser nimmt man zweckmäßigerweise eine Handpumpe. Für den zuerst erwähnten elektrischen Antrieb durch direkte Kupplung werden von verschiedenen Spezialfirmen Kreiselpumpen hergestellt, die wenig anspruchsvoll in der Bedienung, billig in der Anschaffung und leicht transportabel sind und für alle Förderverhältnisse geliefert werden. Die Kreiselpumpe hat einen bedeutend geringeren Raumbedarf als beispielsweise eine Kolbenpumpe gleicher Leistung. Kreiselpumpen für verunreinigtes Wasser werden, wenn irgend möglich, stets nur einstufig ausgeführt, da eigentlich nur hierbei eine bequeme Zugänglichkeit zum Pumpeninnern geschaffen werden kann. Wenn man außerdem das Schaufelrad mit einseitigem Einlauf ausführt, so wird zweckmäßigerweise die Saugseite der Pumpe durch einen, mit wenigen Schrauben befestigten Deckel oder besser noch durch einen Deckel der sich in einem Scharnier bewegen kann und mit Flügelmuttern befestigt wird, abgeschlossen. Der Deckel muß dann so groß sein, daß durch die entsprechende Oeffnung im Pumpengehäuse das Schaufelrad ausgebaut und gereinigt werden kann. Abb. 1 zeigt eine für Riemenantrieb eingerichtete Kreiselpumpe für minutlich 2 cbm Schlammwasser und 8 m Förderhöhe, bei welcher in den großen Deckel noch ein kleiner Handlochdeckel eingesetzt ist, der das Entfernen kleinerer Fremdkörper aus der Pumpe gestattet. Bei solchen Pumpen ist auch darauf zu achten, daß die Welle nicht bis in den Saugraum geführt ist, damit sich Lappen, Stroh usw. nicht um dieselbe wickeln können und so zu Verstopfungen Veranlassung geben. Auch aus diesem Grunde eignet sich eine einstufige Pumpe mit einseitigem Einlauf besonders gut zur Förderung von schmutzigem Wasser. Textabbildung Bd. 328, S. 691 Abb. 1. Das D. R. P. Nr. 239731 sieht vor dem Schaufelradeintritt ein nachstellbares Messer vor, durch welches große Stücke, die nicht durch die Pumpe hindurchgehen würden, in kleinere Stücke geschnitten werden sollen. Die Pumpen, welche unter dem Namen Stereophaguspumpen gebaut und in dieser Konstruktion für die Abwässerbeseitigung der Stadt Leeds geliefert wurden, haben außerdem noch einen bereits oben erwähnten, in Scharnieren aufgehängten Klappdeckel erhalten. Damit die Abnutzung der verschiedenen Pumpenteile auf das geringste Maß beschränkt wird, muß größte Sorgfalt bei der Auswahl des Materials für die einzelnen Teile beachtet werden. Für Wasser, welches z.B. scharfen Sand enthält, wird man für das Schaufelrad und das Pumpengehäuse Stahlguß verwenden. Auch die Dichtungsringe, die das Zurückströmen des geförderten Wassers aus dem Druckraum in den Saugraum verhindern und den sogen. Spaltverlust verringern sollen, müssen leicht und mit wenigen Kosten auszuwechseln sein. Bei dieser Gelegenheit sei darauf hingewiesen, daß sich bei einer großen Kreiselpumpe, die beim Bau des Panamakanales für Wasserhaltungszwecke Verwendung fand, das Pumpengehäuse an mehreren Stellen vollständig und an einem großen Teil des Umfanges bis auf eine dünne Schicht durchgearbeitet hatte. Diese Stellen wurden mit Thermit wieder verstärkt, und zwar gelangten im ganzen etwa 300 kg Thermit zur Verwendung. Aehnliche Reparaturen sind an mehreren anderen Pumpen ausgeführt worden. Textabbildung Bd. 328, S. 691 Abb. 2. Zu den motorisch betriebenen Pumpen gehören auch die von verschiedenen Firmen hergestellten Preßluftpumpen, die sich besonders für die Förderung aus großen Tiefen und gleichzeitig auch für die Hebung von Schmutzwasser eignen, und zwar hauptsächlich deshalb, weil weder Ventile noch irgendwelche beweglichen Teile mit der zu fördernden Flüssigkeit in Berührung kommen. Diese Pumpen bestehen im wesentlichen aus einer Druckluft- und einer Förderleitung nebst Fußstück und dem die Preßluft liefernden Luftkompressor nebst Antriebsmaschine. Die Preßluft wird durch die Druckluftleitung hindurch an das in entsprechendem Abstand unter dem niedrigsten Wasserspiegel eingebaute Fußstück geführt. Sie steigt von hier aus infolge ihres Auftriebs wieder in die Höhe, bildet ein Gemisch von Luft und Wasser und vermindert somit das spez. Gewicht der Wassersäule innerhalb der Förderleitung. Das Wasser tritt dann, wie Abb. 2 zeigt, an die Oberfläche und kann hier in Behältern aufgefangen und eventl. weitergeleitet werden. Von der Zwickauer Maschinenfabrik, A.-G., Zwickau in Sachsen, ist vor kurzem für ein städtisches Wasserwerk eine solche Anlage ausgeführt worden, durch die festgestellt werden sollte, wie sich die Grundwasserverhältnisse in der betreffenden Gegend bei Entnahme größerer Wassermengen ändern. Die Pumpe war für eine Förderhöhe von 50 bis 60 m und für 5 cbm i. d. Min. bestimmt. Textabbildung Bd. 328, S. 692 Abb. 3. Die Firma A. Borsig, Tegel, baut diese Pumpen unter dem Namen Mammut-Pumpen und hat z.B. derartige Anlagen für die Wasserhaltung der Berliner Untergrundbahn, und zwar für die Baugrube der Spreekreuzung, geliefert. Der Grundwasserspiegel wurde hierbei um etwa 14 m unterhalb des Spreespiegels gehalten; zur Verwendung gelangten 64 Mammut-Pumpen, die in der Grube entsprechend verteilt waren. Abb. 3 zeigt die Gesamtansicht der Baustelle innerhalb der Spree, während Abb. 4 denjenigen Teil erkennen läßt, der sich im Spreebett befindet. Für die Fälle, wo für die Mammut-Pumpe die für den Betrieb erforderliche Eintauchtiefe nicht geschaffen werden kann, wird von Borsig der Mammut-Bagger, D. R. P., verwendet, mit welchem schlammhaltige Wässer und auch Dickschlamm mit geringem Wassergehalt kontinuierlich selbst auf kilometerweit entfernte Lagerplätze gefördert werden können. Bei den Mammut-Baggern führt von dem zu entleerenden Sammelbehälter aus eine sogenannte Schlammsaugeleitung an einen Windkessel, der mit einem Luftkompressor in Verbindung steht. Wird nun in diesem Windkessel ein Vakuum erzeugt, so wird bei entsprechend eingestelltem Absperrschieber der Inhalt des Sammelbehälters in den Windkessel gesaugt. Nachdem der Kessel auf diese Weise gefüllt ist, werden die Absperrschieber umgestellt, und es wird Druckluft in den Kessel geleitet, die den Inhalt durch eine besondere Rohrleitung der Lagerstelle zuführt. Textabbildung Bd. 328, S. 692 Abb. 4. Auch auf die von Hand abgetriebenen Wasserhaltungs-Einrichtungen blieb die außerordentliche Entwicklung des gesamten Bauwesens nicht ohne Rückwirkung. In erster Linie muß bei Handpumpen der leichten Beweglichkeit volle Aufmerksamkeit geschenkt werden, daneben aber selbstverständlich auch der bequemen Handhabung. Unter den verschiedenen Systemen von Handpumpen spielen die Diaphragmapumpen oder Membranpumpen, wie sie z.B. von Hammelrath & Schwenzer, Düsseldorf, Klein, Schanzlin & Becker, Frankenthal, Pfalz, AMAG Hilpert, Nürnberg, usw. gebaut werden, eine große Rolle. Sie sind gegen Beimengungen nahezu unempfindlich und eignen sich besonders auch für große Saughöhen. Abb. 5 zeigt eine von Hammelrath & Schwenzer hergestellte Einzylinder-Diaphragmapumpe im Schnitt. Textabbildung Bd. 328, S. 693 Abb. 5. Textabbildung Bd. 328, S. 693 Abb. 6. In 17 Jahren hat diese Firma ungefähr 23000 Stück von Diaphragmapumpen abgesetzt, gewiß ein Beweis für die Bevorzugung, deren sich diese Pumpen bei den einzelnen Bauunternehmungen erfreuen. Als Hauptelement wird für die Pumpen weder ein Kolben noch ein Schaufelrad, sondern nur eine Membran verwendet, bestehend aus einer einfachen, entsprechend gepreßten und präparierten ringförmigen Scheibe aus Leder, Gummi oder dergleichen Material, die sich mit geringem Hub im Pumpenraum auf- und abbewegt und so die Wasserförderung bewirkt. Durch die eigenartig angeordnete, patentierte Ventilkonstruktion in Verbindung mit der gesetzlich geschützten Anordnung der Ventilhubbegrenzung ist es möglich, mit wenigen Handgriffen in das Pumpeninnere zu gelangen und Störungen zu beseitigen. Die außerordentliche Einfachheit der Konstruktion gewährleistet einen hohen mechanischen und auch günstigen volumetrischen Wirkungsgrad. Wenn man annimmt, daß ein Mann imstande ist, dauernd etwa 7,5 Sek./mkg = 1/10 PS zu leisten, so beträgt bei 1 m Förderhöhe und ohne Berücksichtigung des Wirkungsgrades der betreffenden Pumpe die minutliche Fördermenge 450 l. Dieselbe wird bei größerer Höhe entsprechend kleiner; bis zu 4 m Höhe kann ein Mann die Pumpe bequem allein bedienen, während für größere Höhen mehrere Leute angestellt werden müssen. Textabbildung Bd. 328, S. 693 Abb. 7. Auch die Förderung von Säuren, Laugen und sonstigen Flüssigkeiten bietet bei Anwendung der Diaphragmapumpe keinerlei Schwierigkeiten, da Anfressungen der Lauf- und Ventilflächen nicht stattfinden können, und eine Beeinflussung des Pumpvorganges nicht möglich ist. Diese Pumpen lassen sich bei geeigneter Konstruktion auch für den Antrieb durch motorische Kraft einrichten und haben bereits in verschiedenen Anlagen bewiesen, daß sie selbst bei angestrengtestem Dauerbetrieb durchaus betriebssicher sind. Abb. 6 zeigt im Schnitt eine Diaphragmapumpe, für die Antrieb durch Riemen vor. gesehen ist. Textabbildung Bd. 328, S. 693 Abb. 8. Klein, Schanzlin & Becker führen solche Pumpen (siehe Abb. 7) auf einem eisernen Karren montiert katalogmäßig, und zwar in Rohranschlußweiten von 2 ½ bis 4 Zoll ⌀. Die gußeisernen Ventilkegel dieser fahrbaren sowohl, als auch der auf geeigneter Unterlage zu befestigenden Pumpen erhalten Gummidichtung. Die Ventile sind sofort nach Lösen eines Bolzens im Antriebshebel zugänglich. Die Diaphragmapumpen führt obige Firma sowohl als Saug- wie auch als Saug- und Druckpumpe aus; bei letzteren wird die Druckhaube mit einem Deckel versehen, der nach Abnahme die Ventile freilegt. Eine stationäre Saug- und Druckpumpe ist in Abb. 8 wiedergegeben. Für die Wasserhaltung bei Spundwänden und Tunnelbauten existieren auch noch sogen. Wasserstrahlelevatoren. Hierbei tritt ein Strahl Druckwasser aus einer engen Düse in eine weitere und erzeugt dabei ein Vakuum, durch welches das fortzuschaffende Wasser angesaugt wird. Dieses mischt sich dann mit dem zugeführten Druckwasser und wird mit demselben zusammen auf die gewünschte Höhe gefördert. Solche Apparate können für beliebige Förderhöhen geliefert werden; die Saughöhe kann man, selbst bei nur kleinem Betriebswasserdruck, bis auf etwa 8 m steigern. Textabbildung Bd. 328, S. 694 Abb. 9. In Abb. 9 ist H eine Wasserstrahlpumpe, die das Druckwasser von einem Pulsometer B erhält. Das auf der unteren Sohle angesammelte Wasser wird von der Wasserstrahlpumpe durch die Saugleitung J und die Druckleitung K hindurch auf die etwas höher liegende Sohle gefördert. Von hier aus wird es mit dem Wasser der oberen Sohle zusammen vom Pulsometer durch die Saugleitung C hindurch angesaugt und mit Hilfe der Druckleitung D, die sich in einer Ecke des Schachtes A befindet, über Tage gefördert. Das Betriebswasser für die Wasserstrahlpumpe wird bei E der Druckleitung D entnommen; die Betriebswasserleitung F mit dem Absperrventil 0 führt es zur Wasserstrahlpumpe. Die Anlage wurde von der Firma M. Neuhaus & Co., Luckenwalde, geliefert, die als Spezialität Pulsometer baut, die in normalen Fällen natürlich ohne Wasserstrahlpumpe arbeiten. Das Prinzip, auf welchem der Pulsometer beruht, ist schon im siebzehnten Jahrhundert zur Anwendung gekommen und besteht im wesentlichen darin, daß durch Kondensation von Dampf, der in gewissen Intervallen abwechselnd in zwei Hohlräume gelassen wird, Wasser angesaugt wird, welches der von neuem einströmende Dampf fortdrückt. Für den Betrieb dieser Apparate ist also das Vorhandensein von Dampf Bedingung. Wenn auch der Dampfverbrauch etwas größer ist als bei anderen Pumpenarten, so muß dem Pulsometer wegen der Ersparnis an Schmiermaterial sowie seiner einfachen Bedienung wegen in vielen Fällen der Vorzug gegeben werden. Mit demselben können Saughöhen bis zu 7 m und Druckhöhen bis zu etwa 80 m überwunden werden; im Interesse eines ökonomischen Betriebes muß die Dampfspannung am Pulsometer etwa 2 at größer sein als der zu überwindende Wasserdruck im Druckrohr, also bei 30 m Förderhöhe etwa 5 at betragen. Schließlich kämen für Wasserhaltungszwecke auch noch die Humphrey-Gaspumpen in Frage, die eine neue Anwendung des Explosionsprinzips darstellen und mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betrieben werden. Die Wirkungsweise dieser Pumpen ist vor kurzem in dieser Zeitschrift (vergl. S. 540 bis 542 vom 23. August 1913) ausführlich erörtert worden, so daß sich ein Eingehen hierauf erübrigt.