Die Brotherhood Luftkompressionspumpe

 Tafel XVIII
 
    Wie in der allgemeinen Einleitung über die Compressoren gesagt wurde, besteht jeder derselben aus einer Dampfmaschine als Treibapparat, aus den Pumpencylindern sammt Zubehör und aus den Kühlvorrichtungen.
      a) Der Treibapparat. Derselbe besteht bei der Brotherhood-Pumpe aus zwei verticalen, eincylindrigen Dampfmaschinen mit gleicher Kolbenbewegung, die beiderseits des Compressionsapparates an diesen angeschraubt sind. Die Dampfvertheilung wird durch je einen gewöhnlichen Muschelschieber besorgt.
     Die Dampfkolben übertragen ihre Bewegung durch ihre Kolbenstangen auf eine Traverse T, in welcher die letzteren mit Schrauben starr befestigt sind. Diese Traverse, welche mittels vier angeschraubten Gleitschuhen G (Fig. 2 und 3) an den vier Ständern des Compressionsapparates geführt ist, überträgt die Bewegung der Dampfkolben auf die beiden Compressionskolben, deren Stangen fix mit der Traverse verbunden sind, also die gleiche Bewegung wie die Dampfkolben machen.
     Um die hin- und hergehende Bewegung zu begrenzen, wird die Bewegung der Traverse durch Vermittelung der an ihren zapfenförmigen Enden angreifenden Pleuelstangen p (Fig. 1) auf einen Kurbelzapfen z, respective auf dessen als Schwungrad dienende Kurbelscheibe Sr und deren Achse übertragen.
     Die Bewegung der beiden Dampfschieber wird von einer an dem verlängerten Kurbelzapfen sitzende Gegenkurbel gk bewirkt.
     Die Lager der Schwungradachse sind an das gemeinsame Fundament angegossen; das rechte Schwungrad ist mit einer Verzahnung versehen, welche zum Drehen der Maschine mittels einer Ratsche beim Ingangsetzen derselben dient. Der Fallstopper fs verhindert ein Zurückgehen der Maschine beim Andrehen.
     Um einen gleichmäßigen Gang der Maschine zu erzielen, ist in die Dampfzuleitung zum Schieberkasten ein Regulator (Fig. 5) eingeschaltet. Die Functionierung dieses Regulators besteht im Principe darin, dass er beim Überschreiten der Rotationszahl der Maschine, deren Bewegung durch eine auf der Schwungradachse aufgekeilte Riemenscheibe rs (Fig. 1) auf den Regulator übertragen wird, den Dampfzutritt zur Maschine drosselt und dadurch den Gang derselben verlangsamt, beim Unterschreiten der Tourenzahl die Drosselung jedoch wieder verringert, so dass nur geringe Schwankungen eintreten können.
     Der Dampf passiert zu diesem Behufe, von a (Fig. 5) kommend, die beiden hohlen, ineinander gesteckten Bronzecylinder b und c, welche mit sechs Längsschlitzen versehen und gegeneinander um ihre Achse verdrehbar sind.
     Der äußere Cylinder wird von der Schwungradachse der Pumpe aus durch Vermittelung eines Riemens in Rotation versetzt und trägt zu diesem Behufe auf seiner, aus dem Gehäuse des Regulators herausragenden, über die Achse des inneren Cylinders geschobenen hohlen Drehungsachse eine Riemenscheibe r1 s1 (Fig. 2 und 5), welche mit der Riemenscheibe rs der Kurbelachse durch einen Riemen verbunden ist.
     Die Rotationszahl des inneren Cylinders ist jedoch abhängig von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine, unter gleichzeitigem Einflüsse der hiebei entwickelten Fliehkraft zweier in einem Regulatorschwungrade sr gelagerten Metallstücke k und l (Fig. 5).
     Das auf der hohlen Achse des äußeren Hohlcylinders befestigte gusseiserne Regulatorschwungrad besitzt im Innern eine Führung, in welcher die beiden Metallstücke k und l, durch zwei verstellbare Spiralfedern gegen die Mitte gedrückt, verschiebbar gelagert sind, so dass dieselben bei Überschreitung einer gewissen Tourenzahl der Maschine infolge der Fliehkraft sich von der Mitte des Schwungrades gegen den Umfang desselben bewegen.
     Diese Bewegung bewirkt durch eine auf das Ende der Achse des inneren Hohlcylinders aufgekeilte Scheibe p, deren zwei Nasen in entsprechenden Nuthen der Stücke k und l hineinreichen, eine Verdrehung des inneren Hohlcylinders und damit ein theilweises Verdecken der Längsschlitze desselben durch die Wandung des äußeren, also eine Drosselung des eintretenden Betriebsdampfes der Pumpe.
     Erst wenn die Rotationszahl der Schwungradachse der Pumpe so weit gesunken ist, dass die Federn des Regulators die Fliehkraft der Metallstücke k und l überwinden und dieselben sich gegen die Mitte bewegen, tritt wieder eine größere oder gänzliche Eröffnung der Dampfzutrittscanäle ein.
     Zur inneren Schmierung der Dampfmaschine dient außer den beiden auf den Cylindern angebrachten Schmiervasen noch ein am Dampfeinströmungsrohre angeschraubter Lubricator (Fig. 7). Derselbe ist ein cylindrisches Gefäß mit einem centralen Ölleitungscanale b, welcher unten in einen Seiher endet und durch einen quer durch das Gefäß gehenden Hahn abgeschlossen werden kann. Der Theil oberhalb des Hahnkegels — der Öl- oder Fettraum — wird durch einen eingeschraubten Deckel d abgeschlossen, dessen mit dem Schraubengewinde versehener Theil die mittlere centrale Bohrung umgibt und dieselbe nur durch einige seitliche Öffnungen o mit dem Ölraume verbindet. Eine zweite Bohrung b1 geht vom Ölraume bis zum Hahnkegel und kann bei einer Stellung desselben durch eine schräge Bohrung des Hahnkegels mit dem Dampfraume in Verbindung gesetzt werden. Eine zweite Bohrung des Hahnkegels verbindet die beiden Theile des centralen Ölleitungscanales.
     Die drei Stellungen des Hahnes sind an der Außenseite der Vase durch die Ziffern 1 und 2 und die Bezeichnung «zu» ersichtlich gemacht.
     Beim Anwärmen der Maschine gibt man dem Hahne die Stellung 1. Der Dampf tritt durch den mittleren Canal ein, gelangt durch die seitlichen Öffnungen o in den Ölraum und erwärmt das Öl, respective Unschlitt, so dass es leicht flüssig wird. Hieraufgibt man dem Hahne die Stellung 2 und setzt die Maschine an.
     Der Dampf gelangt nun durch den schrägen Canal des Hahnkegels in die Bohrung b1 hebt das Niveau des Öles und reißt bei der darauf folgenden Dampfentnahme durch die Maschine ein gewisses Quantum von Öl in die Cylinder mit.
     Um die Vase nachzufüllen, wird der Hahn zugemacht und der obere Verschlussdeckel ausgeschraubt. Am unteren Theile der Vase ist ein Hahn zum Ablassen des beim Vorwärmen sich niederschlagenden Wassers angebracht.
     b) Der Compressionsapparat. Die Compression der Luft geschieht mit den beiden Bronzecylindern B und C (Fig. 3 und 6), welche aus einem Gusstücke hergestellt, in den Kühlwasserkasten eingesetzt und mit Schrauben an der Deckelflantsche desselben befestigt sind.
      Der letztere ruht — wie bereits erwähnt wurde — auf vier Ständern, die an entsprechenden Angüssen mit kräftigen Schraubenmuttern befestigt sind, auf.
     Die Comprimierung eines Luftquantums geschieht in vier Perioden, und zwar in folgender Weise:
     Gehen die Kolben nach abwärts, so wird Luft von fast einer Atmosphäre vom großen Cylinder durch das mit einer Spiralfeder belastete Saugventil sv (Fig. 3) angesaugt. Beim darauf folgenden Kolbenaufgange wird dieses Luftquantum so lange comprimiert, bis seine Spannung das im Kolben sitzende Ventil hebt und die Luft nun durch die centralen Bohrungen w unter den Kolben gelangt, welcher infolge der plungerförmigen Gestalt dieser Kolbenseite einen entsprechend geringeren Rauminhalt hat. Bei der darauf folgenden absteigenden Kolbenbewegung tritt die Luft durch einen am unteren Ende des Cylindermantels mündenden Canal in den Ventilraum f und, indem sich das kurzgestielte Ventil hebt, in den Raum oberhalb des kleinen Kolbens, wobei eine zweite Compression stattfindet. Beim Kolbenaufgange tritt nach einer abermaligen Compression die Luft durch das Ventil des kleinen Kolbens und durch die centralen Öffnungen in den ringförmigen Raum unter dem kleinen Kolben; beim nächsten Niedergange desselben findet eine vierte und letzte Compression statt, wobei das Luftquantum durch das langgestielte Ventil i in das Schlangenrohr s (Fig. 3) gepresst wird. Letzteres geht in acht Windungen um die Compressionscylinder herum und verlässt, durch eine Verschraubung abgedichtet, bei o (Fig. 1) den Kühlwasserkasten. Über das Ende des Rohres ist ein Ventilgehäuse vg (Fig. 1) geschraubt. Dieses Gehäuse enthält ein Ventil, welches die Luftleitung zum Vorreservoire gegen das Schlangenrohr abschließt, und außerdem noch ein Sicherheitsventil s1vl, welches von einer starken Spiralfeder belastet ist und sich öffnet, wenn der Abfluss der Luft durch irgend ein Hindernis gehemmt wäre und bei fortgesetztem Pumpen ein das Schlangenrohr gefährdenter Druck entstehen sollte.
     Die Compressionskolben bestehen aus mehreren miteinander verschraubten Theilen, sind oben Scheiben- und nach unten plungerförmig gestaltet. Der obere Theil des großen Compressionskolbens besitzt eine Lederstulpen-Dichtung, jener des kleinen Compressionskolbens eine Pockholzring - Dichtung mit federndem Metallringe.
     Im oberen Theile sitzt das Kolbenventil; der untere Theil ist hohl, nimmt die fixen Kolben der Kühlwasserpumpe in sich auf und ist in der Traverse durch eine Mutter gehalten und gegen den Kolben der Kühlwasserpumpe durch eine Stopfbüchse abgedichtet.
     Die Abdichtung der Plunger in den Deckeln des Compressionscylinders geschieht durch eingesetzte Lederstulpen.
     c) Die Kühlvorrichtungen. Die innere Kühlung wird dadurch bewerkstelligt, dass über der Pumpe eine Süßwasserkiste installiert ist, aus der mittels eines kleinen Regulierhahnes beständig ein dünner Strahl Süßwasser auf das Saugventil, dessen Öffnung für das Zurückhalten von Schmutz mit einem Siebe verdeckt ist, fließen gelassen wird. Dieses Wasser wird vom großen Kolben angesaugt und in zerstäubtem Zustande durch die Luft mitgerissen, schmiert daher die Arbeitsflächen der Kolben, kühlt die Wandungen der Cylinder und die Lederdichtung und wird endlich im Vorreservoire abgeschieden.
      Die äußere Kühlung geschieht, wie bereits eingangs erwähnt wurde, durch die stetige Erneuerung des im Kühlwasserkasten befindlichen, den Compressionsapparat und das Schlangenrohr umgebenden Wassers mittels einer Kühlwasserpumpe.
     Dieselbe besteht bei diesem Compressor aus einem an die Fundamentplatte geschraubten Veritilkasten z z1 (Fig. 3), der durch eine Querwand in zwei Theile getheilt ist und in welche die doppelwandigen, innen hohlen Kühlwasserpumpen-Kolben eingesetzt sind.
      Das von einem Seehahne oder Kingstonventile kommende Kühlwasser tritt bei z1 in den Ventilkasten und wird beim Aufgange der Plungerkolben durch das Ventil v1 in den oberen Theil des Ventilkastens, durch die Öffnungen q zwischen die Wände der Kühlwasserpumpen-Kolben und durch deren Seiten Öffnungen oben (r) in die Hohlräume der Tauchkolben eintreten und hiebei letztere sowie die Kühlwasserpumpen-Kolben kühlen. Beim Niedergange der Kolben schließt sich das Ventil v1, das eingesaugte Kühlwasser tritt in die innere Höhlung der fixen Kühlwasserpumpen-Kolben und wird durch diese in den unteren Theil des Ventilkastens und durch das Ausflussventil v2 und das Rohr r1 in den Kühlwasserkasten gedrückt. Der Abfluss aus demselben erfolgt durch das bis oberhalb des Kühlwasserkasten-Deckels heraufgehende Rohr t (Fig. 1).
     Über den das Ende dieses Rohres umgebenden Bronzestutzen ist eine gusseiserne, mit Bronze gefütterte Haube aufgesetzt, welche für den Fall einer Verstopfung des Abflussrohres oder beim Bersten des Schlangenrohres als Sicherheitsventil functioniert und sich bei einem ihr Gewicht überschreitenden inneren Drucke öffnet.
     Auf Schiffen, wo der Brotherhood-Luftcompressor in größerer Höhe über Wasser installiert ist, das Seewasser beim Ingangsetzen nicht ansaugt, ist in der Nähe des Compressors ein Casson für Seewasser installiert, aus welchem das Seewasser vor dem Ingangsetzen des Compressors und auch noch kurze Zeit während des Antriebes in die Kühlwasserpumpe geleitet wird. Zu diesem Behufe ist in diese Leitung ein Dreiweghahn eingeschaltet, welcher so zu stellen ist, dass das Wasser des Cassons mit der Kühlwasserpumpe und der See verbunden ist, worauf dann das Ansaugen des Wassers seitens der Kühlwasserpumpe erfolgt. Hierauf wird endlich der Dreiweghahn so gestellt, dass nur mehr die Verbindung der Kühlwasserpumpe mit der See hergestellt ist.
     d) Der Betrieb der Pumpe. Die Brotherhood-Pumpe für niederen wie für höheren Dampfdruck arbeitet bei einer mittleren Tourenzahl von 250 pro Minute am rationellsten und füllt nach den bei Erprobungen gewonnenen Erfahrungen das Vor- und Handreservoir sammt dem Luftreservoire eines 35 cm Torpedos nebst den zugehörigen Leitungen, zusammen 100 Liter Rauminhalt, im Mittel in 18 Minuten mit Luft von 70 Atmosphären Spannung und in 22 Minuten mit Luft von 85 Atmosphären Spannung, während für das Aufpumpen eines 40cm Torpedo-Luftreservoirs mit 85 Atmosphären circa 28 Minuten erforderlich sind.
    Die Stellung der Spiralfeder des Saugventiles für die größte Leistung wird bei der Erprobung der Pumpe ermittelt und soll später nicht mehr verändert werden.
     Vor dem Ingangsetzen der Pumpe werden der Lubricator sowie alle übrigen Schmiervasen angefüllt, die Gleitbahnen (Ständer), Lager, Triebstangenköpfe eingeölt und, nachdem man sich vom sicheren Zufluss des inneren und äußeren Kühlwassers überzeugt hat, mit dem Anwärmen begonnen.
     Um bei Beginn der Comprimierung sofort eine gute äußere Kühlung zu haben, empfiehlt es sich, die Pumpe ohne Druck, d. h. bei geöffnetem Vorreservoire, laufen zu lassen, bis der Kühlwasserkasten mit Wasser angefüllt ist.
     Beim Anwärmen und dem darauf folgenden Ingangsetzen werden die Entwässerungshähne der Cylinder aufgemacht, das Dampfabsperrventil, sowie das außerdem in die Dampfleitung eingeschaltete Regulierventil (respective der Regulierhahn), etwas geöffnet und nach einigen Minuten die Maschine mittels der Ratsche über den todten Punkt gebracht und angesetzt. Nun werden die Entwässerungshähne, aus denen jetzt bereits Dampf entströmen wird, sowie das Ablassventil des Vorreservoirs geschlossen und der Hahn für die innere Kühlung geöffnet. Von Zeit zu Zeit muss (natürlich) das Vorreservoir vom Wasser entleert werden.
     Sodann wird das Dampfabsperrventil ganz aufgemacht und, wenn ein Regulierhahn angebracht ist, die Tourenzahl mit demselben reguliert.
     Während des Betriebes hat man darauf zu achten, dass sich keiner der einzelnen Pumpentheile übermäßig erhitzt, und ist hiebei hauptsächlich auf die Ständer und Führungsstücke zu sehen.
     Der Kühlwasserkasten muss vollkommen kalt sein; ist dies nicht der Fall, so ist ein Verbrennen der Dichtungsstulpen zu befürchten und muss die Kühlwasserleitung, welche in diesem Falle verstopft ist, untersucht werden. Man wird durch Öffnen der Verschlussdeckel der Ventile v1 respective v2, den Ort des Hindernisses sofort ermitteln und dasselbe zu beheben suchen, wenn nöthig, die Pumpe abstellen. Liegt das Hindernis nicht in den Zuleitungsröhren, so muss die Pumpe zerlegt werden.
     Die Dichtungsstulpen der Compressionskolben müssen sich dicht an die Cylinderwände anlegen, wenn die Pumpe gut functionieren soll; dieselben unterliegen dadurch einer bedeutenden Abnützung und müssen oft gewechselt werden.
     Vor dem Einsetzen müssen die Stulpen, welche aus halbgarem Ochsenleder mittels der Stulpenpresse erzeugt werden, mit Talg reichlich eingeschmiert werden, um sie weich zu machen.
     Die Pockholzringe des kleinen Compressionskolbens müssen in luftdicht schließenden Büchsen, mit Vaseline eingeschmiert, aufbewahrt werden. Vor dem Einsetzen werden sie entsprechend angepasst, d. h. schief durchschnitten, und die beiden Ringe der Länge nach mit einem Stifte in ihrer relativen Lage fixiert, damit die Ausschnitte nicht übereinander fallen können.
     Ein schlechtes Functionieren der Pumpe sowie ein gänzliches Versagen derselben kann bei großer Abnützung oder Undichtheit des Saugventiles und der Kolbenventile infolge von Verunreinigungen eintreten. In diesem Falle muss die Pumpe geöffnet werden, um den Fehler zu beheben.
     Die einzelnen kleineren Nachhilfen beim Betriebe beschränken sich meist auf das Anziehen von undichten Stopfbüchsenmuttern, Flantschen etc. und bedingen ein nur vorübergehendes Abstellen der Pumpe.
     Für das Überströmenlassen von hochgespannter Luft gilt als Grundsatz, dass die entsprechenden Ventile stets langsam zu öffnen sind..
     Wird die Pumpe abgestellt und soll selbe für lange Zeit nicht mehr benützt werden, so wird die comprimierte Luft aus dem Vorreservoire und den Pumpenräumen abgelassen und auch der Kühlwässerkasten entleert. Letzteres ist namentlich bei kalter Witterung nothwendig, um ein Gefrieren des Wassers im Innern der Pumpen und der Rohre zu verhüten.
     Beim Abstellen für kürzere Zeit kann das Entleeren des Kühlwasserkastens unterbleiben, in beiden Fällen ist es jedoch gut, die Pumpe noch einige Rotationen bei geöffnetem Vorreservoire machen zu lassen, um das innere Kühlwasser vollständig zu entfernen.
 

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