Luftpumpe

Luftpumpe

Luftpumpe (Handluftpum

[* 3] (hierzu Tafel »Luftpumpen«), [* 4]

im allgemeinen jeder Apparat zur Herstellung eines luftleeren oder luftverdünnten Raums, im besondern die 1650 von Otto v. Guericke erfundene, mit einem Pumpenkolben arbeitende Maschine. [* 5] Das Wesen der letztern zeigt die in chemischen Laboratorien gebräuchliche Handluftpumpe (s. Textfig. 1). In dem Stiefel NN, einem hohlen Messingcylinder, kann der luftdicht schließende Kolben M auf und ab bewegt werden. Der Kanal [* 6] kldefgh führt vom Stiefel zu dem Raum, aus welchem die Luft gezogen werden soll; dieser Raum besteht häufig aus einer am Rand sorgfältig abgeschliffenen Glasglocke, Rezipient genannt, welche auf den eben geschliffenen Teller ii luftdicht aufgesetzt werden kann. Der Kolben ist zusammengesetzt aus dem mit einer Lederkappe gedichteten hohlen Messingstück O und dem von untenher ¶

Luftpumpen

[* 4] Fig. 2. Zweistiefelige Ventilluftpumpe.

[* 4] Fig. 3. Zweistiefelige Ventilluftpumpe im Durchschnitt.

[* 4] Fig. 4. Kolbenventile der zweistiefeligen Ventilluftpumpe.

[* 4] Fig. 5. Senguerdscher Hahn [* 8] im Durchschnitt.

[* 4] Fig. 6 u. 7. Babinetscher Hahn im Durchschnitt.

[* 4] Fig. 8. Zweistiefelige Hahnenluftpumpe.

[* 4] Fig. 10. Einstiefelige doppelt wirkende Luftpumpe.

Fig. 13. Jollys Quecksilberluftpumpe. [* 9]

Zum Artikel »Luftpumpe«. ¶

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eingeschraubten durchbohrten Stück P, welches oben mit einem Ventil [* 11] versehen ist. Dieses Ventil wird dadurch hergestellt, daß man über die obere Öffnung des Stückes P ein Stück Schweinsblase bindet und in derselben seitlich von der Öffnung zwei Einschnitte anbringt. Ein gleiches Ventil befindet sich am Boden des Stiefels bei k, beide Ventile öffnen sich durch einen Druck von unten u. werden durch einen Druck von oben geschlossen. Zieht man den Kolben in die Höhe, während der Hahn c offen ist, so dehnt sich die in Rezipient und Kanal enthaltene Luft in den ihr dargebotenen größern Raum aus, indem sie das Bodenventil k öffnet; das Kolbenventil P bleibt unterdessen durch den äußern Luftdruck geschlossen.

Drückt man nun den Kolben wieder hinab, so schließt sich das Bodenventil, und die im Stiefel zurückgebliebene Luft wird bald so weit verdichtet, daß sie vermöge ihrer Spannkraft das Kolbenventil zu öffnen vermag und durch die Bohrung des Stückes O entweicht, während in Rezipient und Kanal verdünnte Luft zurückbleibt. Ist der Kolben unten angekommen und somit die in den Stiefel herübergesaugte Luft hinausgeschafft, so wiederholt sich beim nächsten Kolbenzug dasselbe Spiel, und die bereits verdünnte Luft wird in demselben Verhältnis von neuem verdünnt.

Pumpen

Hiernach sollte man meinen, daß durch hinreichend viele Kolbenzüge zwar nie vollkommene Luftleere, jedoch jeder beliebige Grad der Verdünnung erreicht werden könnte. Dies ist aber schon deswegen nicht möglich, weil selbst bei den vollkommensten Konstruktionen zwischen Boden- und Kolbenventil unvermeidlich ein kleiner Zwischenraum, der sogen. schädliche Raum, vorhanden ist, in welchem stets Luft von atmosphärischer Dichte zurückbleibt. Denkt man sich nun während des Ansteigens des Kolbens den Stiefel vom Rezipienten abgesperrt, so wird sich die Luft des schädlichen Raums im ganzen Stiefel verbreiten, und ihre Dichte wird sich zu derjenigen der atmosphärischen Luft verhalten wie der schädliche Raum zum Stiefelraum; ist nun die Luft im Rezipienten bereits auf diesen Grad verdünnt, so wird von ihr nichts mehr in den Stiefel übergehen, und alles weitere Pumpen [* 12] ist nutzlos.

Staudinger und Stöhrer erzielen bei ihren Handluftpumpen dadurch eine größere Wirkung, daß sie die Kolbenstange durch eine luftdichte Stopfbüchse [* 13] gehen lassen und oben am Stiefel ein Ventil anbringen, welches beim Niedergehen des Kolbens sich schließt, so daß der schädliche Raum sich nur mit verdünnter Luft füllen kann. Der Grad der erreichten Luftverdünnung wird durch die Barometerprobe bestimmt. Eine etwa 76 cm lange Glasröhre taucht mit ihrem untern Ende in ein Gefäß [* 14] mit Quecksilber; oben ist sie umgebogen und mittels eines Stückchens Kautschukschlauch mit der durch den Hahn b verschließbaren Seitenröhre des Luftpumpenkörpers verbunden.

Barograph - Barometer

Wenn dieser Hahn offen ist, erhebt sich das Quecksilber in der Röhre um so höher, je weiter die Verdünnung fortschreitet. Wäre es möglich, einen vollkommen luftleeren Raum herzustellen, so würde das Quecksilber die Barometerhöhe erreichen; in jedem Fall erfährt man den Druck, den die verdünnte Luft im Rezipienten noch ausübt, durch eine Quecksilbersäule ausgedrückt, wenn man die Höhe der Quecksilbersäule in dieser Röhre von derjenigen in einem gleichzeitig beobachteten Barometer [* 15] abzieht. Zu physikalischen Zwecken werden größere Luftpumpen angewendet, häufig mit zwei Stiefeln, in deren einem der Kolben steigt, während derjenige im andern niedergeht. Diese Bewegung wird durch ein Zahnrad bewirkt, welches beiderseits in die gezahnten Kolbenstangen eingreift. [* 3] Fig. 2 der Tafel zeigt eine zweistiefelige Ventilluftpumpe mit den beiden Stiefeln D und S, dem Rezipienten R und der Barometerprobe G. [* 3] Fig. 3 zeigt dieselbe Luftpumpe im Durchschnitt, und aus [* 3] Fig. 4 der Tafel ist die Einrichtung ihrer Kolbenventile ersichtlich;

das Bodenventil wird durch die Stange ac [* 3] (Fig. 3) gebildet, die mit sanfter Reibung [* 16] durch den Kolben hindurchgeht;

beim Hinabgehen nimmt der Kolben die Stange mit und drückt den stumpfen Kegel a in die darunter befindliche Öffnung;

beim Hinaufgehen wird die Stange gehoben, bis der Absatz an die obere Platte des Stiefels stößt.

Der doppelt durchbohrte Senguerdsche Hahn F, dessen Durchschnitt in [* 3] Fig. 5 der Tafel besonders dargestellt ist, dient dazu, um den Rezipienten nach Belieben mit den Stiefeln oder mit der äußern Luft in Verbindung zu setzen oder ihn auch ganz abzusperren. Um den Einfluß des schädlichen Raums zu vermindern, dient der Babinetsche Hahn h, welcher im Querschnitt in den [* 3] Fig. 6 u. 7 in zwei Stellungen besonders dargestellt ist. Auf den Umfang des Hahns stoßen drei Kanäle: D führt nach dem rechten, S nach dem linken Stiefel, R nach dem Rezipienten.

Bei der Stellung [* 3] Fig. 6 der Tafel ist der Kanal S außer Thätigkeit, und beide Stiefel saugen in gewöhnlicher Weise Luft aus dem Rezipienten. Hat man so die mögliche Grenze der Verdünnung erreicht, so wird der Hahn durch eine Viertelumdrehung in die Stellung [* 3] Fig. 7 der Tafel gebracht. Jetzt ist der Stiefel zur Rechten vom Rezipienten abgesperrt, steht aber mit dem Stiefel links in Verbindung, welcher nun noch allein Luft aus dem Rezipienten saugt. Geht aber der Kolben links herab, so wird die unter ihm befindliche Luft ohne Verdichtung in den Stiefel rechts hinübergeschafft, so daß sich der schädliche Raum nur mit sehr verdünnter Luft füllen kann. Bei der zweistiefeligen Hahnenluftpumpe [* 3] (Fig. 8 der Tafel), welche massive Kolben besitzt, wird derselbe Zweck durch den Graßmannschen Hahn erreicht, durch welchen überhaupt ohne Anwendung eines Ventils die gesamte Steuerung der Maschine bewirkt wird. Als Barometerprobe dient bei diesen größern Luftpumpen das abgekürzte Barometer (Textfig. 9). Das Quecksilber füllt den zugeschmol-

[* 3] ^[Abb.: Fig. 1. Handluftpumpe.

Luftpumpe (einstiefeli

Fig. 9. Abgekürztes Barometer.] ¶

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zenen Schenkel ganz aus und beginnt erst zu sinken, wenn der auf den offenen Schenkel wirkende Druck der verdünnten Luft weniger als ¼ Atmosphäre beträgt; der Unterschied des Quecksilberstandes in beiden Schenkeln gibt alsdann den im Rezipienten herrschenden Druck an. Derselbe Zweck des raschern Auspumpens, wie durch die zweistiefeligen Luftpumpen, wird auch durch einstiefelige doppeltwirkende Luftpumpen erreicht; [* 17] Fig. 10 der Tafel zeigt eine Ansicht der Maschine von Bianchi mit Schwungrad V, welches durch die Kurbel [* 18] M in Umdrehung versetzt, und von dessen Welle die Bewegung auf die Kolbenstange m übertragen wird.

Textfig. 11 zeigt den Durchschnitt des Stiefels und Kolbens. Beim Niedergang des Kolbens strömt die vom Rezipienten kommende Luft durch das Rohr C bei S in den obern Teil des Stiefels, während die im untern Teil zusammengepreßte Luft durch das Ventil b und die Höhlung x der Kolbenstange entweicht. Beim Aufgang des Kolbens wird Luft aus dem Rezipienten bei S' in den untern Teil des Stiefels gesaugt, während die im obern Teil befindliche Luft durch das Ventil a austritt. Die Bewegung der Kolbenstange wird durch einen Kurbelarm bewirkt, so daß ihr oberes Ende bald nach rechts, bald nach links geführt wird; damit der Stiefel diesem Hin- und Hergang zu folgen vermöge, ist er um eine horizontale Achse drehbar.

Kraft [unkorrigiert]

Der durch die Luftpumpe erzeugte luftverdünnte Raum (Guerickesche Leere, Vakuum) dient dazu, den Druck der Luft zur Anschauung zu bringen. Zwei Halbkugeln, die man luftdicht aneinander fügt und dann auspumpt, haften mit großer Kraft [* 19] aneinander; beträgt der Radius der Kugel 10 cm, so ist ihr Querschnitt 314 qcm, und da die Luft auf 1 qcm mit einer Kraft von etwa 1 kg drückt, so werden die beiden Hälften mit einer Kraft von 314 kg aneinander gepreßt. Die »Magdeburger« (Guerickeschen) Halbkugeln, mit welchen Otto v. Guericke auf dem Reichstag von Regensburg [* 20] (1654) experimentierte, hatten ⅔ Elle innerer Weite und konnten kaum von 16 kräftigen Pferden auseinander gerissen werden.

Flor - Florentiner Fla

Eine über einen Glascylinder gespannte Blase oder eine darübergelegte dünne Glasscheibe wird durch den Luftdruck zertrümmert. Unter dem Rezipienten der Luftpumpe kommt Wasser weit unter 100° C. zum Sieden; Äther verdunstet äußerst schnell und entwickelt dabei eine solche Kälte, daß Wasser gefriert. Der Heber [* 21] hört auf zu fließen, und eine angeschlagene Glocke tönt nicht mehr. Eine Flaumfeder fällt im luftleeren Raum ebenso schnell wie eine Schrotkugel. Der Gedanke, die Torricellische Leere über dem Quecksilber im Barometer zum Auspumpen eines Rezipienten zu benutzen, wurde von den Mitgliedern der Florentiner [* 22] Akademie schon wenige Jahre nach Erfindung der Kolbenluftpumpe ausgeführt.

Die erste praktisch brauchbare Quecksilberluftpumpe, deren wesentliche Teile in Textfig. 12 dargestellt sind, rührt jedoch von Geißler her (1857). Das etwa 76 cm lange Glasrohr C trägt oben das weite Glasgefäß A, und sein unteres Ende steht durch den Kautschukschlauch D mit dem oben offenen Glasgefäß B in Verbindung. In eine Erweiterung der Glasröhre tr, in welche das Gefäß A oben ausläuft, ist ein nach Art des Senguerdschen durchbohrter Hahn o eingeschliffen, durch welchen A nach Belieben mit dem bei r angefügten auszupumpenden Raum oder mit der nach der äußern Luft offenen Glaskugel p in Verbindung gesetzt werden kann.

Während A nach p offen ist, wird das Gefäß B so weit gehoben, daß sich A vollständig und auch p teilweise mit Quecksilber füllt; wird nun durch eine Drehung des Hahns um 45° A nach oben abgesperrt und das Gefäß B allmählich gesenkt, so sinkt auch das Quecksilber, und in A entsteht die Torricellische Leere, mit welcher man den Rezipienten durch eine weitere Drehung des Hahns um 45° in Verbindung setzt. Nachdem der Hahn um 45° wieder zurückgedreht ist, wird durch den zweiten Hub des Gefäßes R die nach A aus dem Rezipienten übergetretene Luft zunächst komprimiert und sodann nach abermaliger Rückdrehung des Hahns um 45° durch p hinausgetrieben, worauf sich dieselbe Reihe von Operationen wiederholt. Bei der Jollyschen Quecksilberluftpumpe, Fig. 13 der Tafel, wird das Heben und Senken des Gefäßes B durch eine Winde [* 23] und einen starken Gurt F vermittelt, das Gefäß steht durch den Gummischlauch D mit dem Gefäß A und durch dieses mit dem Rezipienten R und der Barometerprobe b in Verbindung; bei der Kravoglschen wird das Quecksilber durch einen eisernen Stempel gehoben, bei der Poggendorffschen durch eine gewöhnliche Luftpumpe empor-

[* 17] ^[Abb.: Fig. 11. Doppeltwirkende Luftpumpe. Stiefel und Kolben im Durchschnitt.

Fig. 12. Geißlers Quecksilberluftpumpe.] ¶