Luftverdic
htungsmaschinen
[* 1]
(Kompressoren),
Maschinen und Vorrichtungen, welche dazu dienen,
Luft oder eine andre Gasart
auf ein kleineres
Volumen zusammenzupressen, als sie schon einnimmt. In ihrer einfachsten Gestalt nennt man die Luftverdic
htungsmaschinen
Kompressionspumpen
(s. d.). Die gewöhnlichsten Luftverdic
htungsmaschinen sind die
Gebläse
[* 2] (s. d.), welche die
Luft in Röhrenleitungen drücken,
um
sie nach einer
Feuerung oder einem Schmelzapparat zu leiten. Bei sehr großen
Gebläsen, wie bei Hochöfengebläsen, benutzt
man diese
Luft auch noch zum
Heben von
Lasten (pneumatische
Gichtaufzüge).
Die Idee, komprimierte Luft zur Kraftübertragung zu benutzen, gelangte nach mehreren vereinzelten Versuchen im Bergwerksbetrieb (Unterloire 1845, Glasgow [* 3] 1850, später in Sars-Longchamps, Altenberg und Saarbrück) erst durch Sommeiller beim Bau des Mont Cenis-Tunnels zur praktischen Durchführung im großen, und jetzt ist die komprimierte Luft beim Betrieb unterirdischer Förder-, Wasserhaltungs- und Gesteinsbohrmaschinenen im Berg- und Tunnelbau sowie bei pneumatischen Posten und Eisenbahnen als Transmissionsorgan von großer praktischer Bedeutung.
Für den
Berg- und Tunnelbau hat die
komprimierte Luft ganz besondere Vorteile, indem einerseits die aus den
Maschinen ausströmende
gebrauchte
Luft zur
Ventilation beiträgt und die große
Hitze der Maschinenräume mit Dampfbetrieb vermeidet, anderseits alle
Arbeitsmaschinen, welche ihren
Ort verändern, mit Leichtigkeit durch
Schläuche von der Hauptleitung aus angetrieben
werden können. Die von Sommeiller nach dem
Prinzip des hydraulischen
Widders konstruierten Stoßkompressoren setzen ein Wassergefälle
voraus und haben sich wenig bewährt, man benutzt daher jetzt nur
Pumpen
[* 4] als Luftverdic
htungsmaschinen. Bei der
Verdichtung der
Luft wird
Wärme
[* 5] frei,
und
da man, um geringe
Dimensionen der
Arbeitsmaschine zu erhalten, die
Verdichtung sehr hoch treibt, so
erreicht die
Temperatur eine den Maschinenteilen schädliche
Höhe, und man muß die
Luft während des Verdichtungsprozesses
kühlen. Je nachdem nun das
Wasser in den
Cylinder der
Maschine
[* 6] tritt oder denselben nur von außen umgibt, unterscheidet man
nasse und trockne Luftverdic
htungsmaschinen. Von den erstern kam die Johnsonsche
Maschine zuerst am
Mont Cenis zur Anwendung.
[* 1] Fig. 1 zeigt das Prinzip. An den liegenden, doppelt wirkenden Cylinder a mit Scheibenkolben schließen sich beiderseits die Aufsatzröhren b, welche die Saugventile c und die Druckventile d trugen. Das Kühlwasser fließt aus dem Behälter e beständig zu und bei geöffneten Saugventilen in den Cylinder. Die Druckventile führen nach dem Windsammelkasten, welcher die Luft durch das Rohr f abführt; g ist ein Schwimmer im Kasten h, welcher durch ein Ventil [* 7] das durch d entweichende Kühlwasser abführt.
Die
Konstruktionen von Sommeiller beruhen auf demselben
Prinzip und unterscheiden sich nur in der Detailkonstruktion der
Ventile
oder auch der Kühlwasserabführung.
[* 1]
Fig. 2 zeigt die nasse Luftverdic
htungsmaschine von
Sievers (Maschinenbauaktiengesellschaft
in
Kalk). Sie besteht aus zwei aus einem
Stücke gegossenen hohlen Mönchkolben a, welche in die Pumpencylinder b tauchen,
die auf gemeinschaftlicher Grundplatte befestigt sind. c Ventilkasten, d
Saugventile, e
Druck-
[* 1]
^[Abb.: Fig. 1.
Johnsons Luftverdic
htungsmaschine.]
¶
mehr
ventile, f Windsammelkasten mit dem Windabführrohr g, h Rohr für die Kühlwasserzuführung, i Wasserabführrohr. Die Bewegung erfolgt von einer rotierenden Welle aus, welche durch das Rad k die Kurbelwelle l treibt. Zwei Schubstangen m verbinden die Kurbelzapfen mit dem Kolben. Dieser Kompressor bildet den hervorragendsten Typus im Bergwerksbetrieb Deutschlands [* 9] und Österreichs. Von den trocknen ist besonders die Konstruktion von Chenard (Sars-Longchamps) bemerkenswert.
Dieselbe besteht aus einem gewöhnlichen doppelt wirkenden, liegenden Kompressionscylinder (einem doppelt wirkenden Cylindergebläse
vollständig ähnlich), welcher in einem Wasserkasten liegt, dem fortwährend frisches, kaltes Wasser zugeführt wird. Häufiger
fällt bei derartigen Maschinen der Wasserkasten fort, und man umgibt den Cylinder mit einem Mantel, um
in den dadurch gebildeten Zwischenraum das Wasser zu leiten. Einen andern Typus trockner Luftverdic
htungsmaschinen bilden jene von Colladon in Genf,
[* 10] welche
beim Gotthardstunnel Verwendung fanden. Bei diesen ist der Kolben, wie die Kolbenstange, hohl und kann neben der äußern Cylinderkühlung
von innen gekühlt werden; gleichzeitig werden kleine Mengen Wasser in den Cylinder eingespritzt. Endlich
baut man auch direkt wirkende Luftverdic
htungsmaschinen ohne rotierende Bewegung, welche sich für provisorische kompendiöse und billige Anlagen
vorzüglich eignen.
Vergleicht man die beiden Gruppen von Luftverdichtungsmaschinen
, so tritt zunächst hervor, daß nasse Pumpen wegen des innern Kühlwassers eine große
hin- und hergehende Kolbenmasse, welche viel lebendige Kraft absorbiert, besitzen, bei größerer Geschwindigkeit heftige Stöße
erzeugen und daher schwer und kostspielig in der Anlage sind, um so mehr, da beim Antrieb durch Dampfmaschinen
[* 11] und Turbinen
mehrfache schwere Räderübersetzungen notwendig werden. Trockne Pumpen lassen große Kolbengeschwindigkeiten zu, sind leicht
und billig, und die Luftspannung kann über 10 Atmosphären getrieben werden. Bei nassen Pumpen ist eine
so hohe Luftspannung nicht zulässig, da immer Kühlwasser mitgerissen wird, welches, wenn die komprimierte Luft mechanische
Arbeit verrichtet (wobei viel Wärme gebunden wird), durch Eisbildung viele Schwierigkeiten bereitet. Ferner sind nur trockne
Pumpen zulässig, wenn die Luftleitung der Winterkälte ausgesetzt werden muß. Nasse Pumpen bieten jedoch
weniger Anlaß zu Reparaturen. - Die Luftverdichtungsmaschinen
dienen auch zur Eiserzeugung.
Das Prinzip der Kälteerzeugung besteht hierbei darin, daß die komprimierte Luft in Kondensatoren vom mitgerissenen Wasser befreit und abgekühlt wird und dann in einem Expansionscylinder mechanische Arbeit verrichtet, wobei Wärme gebunden, mithin Kälte erzeugt wird.
Vgl. Hauer, Die Förderungsmaschinen der Bergwerke (3. Aufl., Leipz. 1885);
Pernolet, De l'air comprimé et de ses applications (Par. 1876);
André, Mining machinery (Lond. 1877, 2 Bde.).