<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Die bekannten Anordnungen zum hydraulischen Antrieb von tiefliegenden Pumpen beruhen im wesentlichen auf der Kupplung der Pumpe mit einer wasserbetriebenen Kraftmaschine, die ihr Betriebswasser von einer über Tag stehenden Treibpumpe erhält, und sind dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebswasser vom Nutzwasser stets getrennt bleibt. All diese Anordnungen erfordern verhältnismässig viele Teile, insbesondere auch eine dreifache Rohrleitung zur Verbindung der Kraftmaschine mit der Förderpumpe.
Die Erfindung gehört zu der bekannten Gruppe der hydraulisch angetriebenen Kolbenpumpen mit Flüssigkeitsgestänge, deren Förderkolben zugleich als Kolben der Flüssigkeitskraftmaschine ausgebildet ist, und weist durch besondere Massnahmen an den Treib- und Förderpumpen wesentliche Vereinfachungen und Vorteile auf, wie z. B. Vermeidung von Differentialkolben bei gleichzeitiger Verringerung
EMI1.2
grundsätzliche Arbeitsvorgang wird unter A an zwei Flügelpumpen (Fig. 1 und 4 der Zeichnung) erläutert. Mit den unter B-D gegebenen Beispielen kommen die vier wichtigsten Zusammenstellungen zur Darstellung, wobei noch zu beachten ist, dass die Flügelpumpen stets durch Kolbenpumpen ersetzt werden können.
EMI1.3
<Desc/Clms Page number 2>
Die Erklärung der Arbeitsweise dieser Pumpen soll sich zunächst auf die Förderpumpe nach Fig. l und die Treibpumpe nach Fig. 4 beschränken. Die Pumpen und Leitungen seien mit Wasser gefüllt. Der Doppelflügel 2 der Förderpumpe nach Fig. 1 ist im Gleichgewicht, da er beiderseits der Drehachse gleich belastet ist mit dem absoluten Druck der Verbindungsleitung 7, der Druckleitung 14 und dem Atmosphärendruck. Auf der Unterseite des Flügels wirkt, wenn die Saugrohrlänge = 0 angenommen wird, nur der Atmosphärendruck. Alle Ventile sind geschlossen. Wenn durch den Schwinghebel 15
EMI2.1
in gleichem Drehsinn wie die obere Pumpe, saugt dabei auf der linken Seite aus der Saugleitung 6 eine Wassermenge, die gleich dem Hubvolumen ist, das mit q bezeichnet werden soll.
Gleichzeitig drückt der rechte Flügel der Förderpumpe das unter ihm im Segment zwischen den rechten Ventilen 4a und 5 befindliehe Wasser zusammen und presst die Wassermenge q durch den Hohlraum 3 in die linke Verbindungs-
EMI2.2
bindungsrohr 7 sinkt die Wassersäule, die auf den Flügel 2 drückt, um den Hub q abwärts. Die Wasserbewegung im linken Rohr 7 ist nach aufwärts gerichtet und besteht aus zwei gleich grossen Komponenten. die gleichzeitig wirken : 1. ein Hub q der Wassersäule infolge Zuströmens des aus der rechten Saugseite durch den Hohlflügel 3 nach links gepressten Wassers, 2. ein Hub, q durch die Aufwärtsdrehung des linken
EMI2.3
des Flügels ein Unterdruck.
Das unter dem Flügel 12 freiwerdende Hubvolumen muss die von der unteren Pumpe per Hub zuströmende Wassermenge Q = 2 q aufnehmen können. Also macht die Treibpumpe den doppelten Hub wie die Förderpumpe. Der rechte Flügel 12 macht zwangläufig den gleichen Hub Q = 2 q nach abwärts, während die Wassersäule 7 rechts nur um q sinkt. Daher ist das rechte Flügelventil 13 offen und m ird von der Wassermenge 2 q = q, d. i. die Nutzwassermenge, relativ nach aufwärts durchflossen. Da dieses Wasser in einen Raum eintritt, der schon mit Wasser erfüllt ist, muss durch die Oberseite des linken Flügels 12 die gleich grosse Wassermenge q in das Steigrohr 14 gedrückt werden. Infolge der symmetrischen Anordnung im ganzen System wechseln die linke und rechte Seite ihre Funktion beim Rückgang des Hebels 15.
Der etwas verwickelte Weg der Nutzwassermenge q von der Saugleitung 6 bis in das Druckrohr 14 ist folgender : 1. Ansaugen auf einer Seite mit der Geschwindigkeit c ; 2. Pressung
EMI2.4
in der dort befindlichen Wassersäule mit der Geschwindigkeit 2 c ; 3. Sinken mit der absoluten Geschwindigkeit c in der Leitung 7 und Einströmen mit der relativen Geschwindigkeit c in den Raum oberhalb Flügel ?. Hier hört die Förderung über die untere Pumpe auf und die Treibpumpe übernimmt unmittelbar die Weiterförderung ; 4. Drehung mit der Geschwindigkeit 2 c im Pumpenzylinder 11 und Eintritt mit der Geschwindigkeit c in das Steigrohr 14.
Es ist noch die grösste theoretische Einbautiefe der Förderpumpe zu bestimmen. Die Treibpumpe
EMI2.5
per Hub, den die Treibpumpe selbst übernimmt. Dieser wird perzentuell mit weniger Verlusten belastet sein, als die Hubarbeit der Förderpumpe, die mit den Antriebsverlusten zusätzlich belastet ist.
B. Förderpumpe nach Fig. l oder 2 und Treibpumpe nach Fig. 5 oder 6.
Diese Kombination wird verwendet bei Brunnentiefen, für welche die vorherbeschriebene Kom- bination nicht mehr ausreicht. Die Pumpe Fig. 5 unterscheidet sich wenig von der Pumpe Fig. 4. Die Ventile K 3a öffnen sich nach abwärts, und der Doppelflügel ? ist hier als Drehschieber oder Dreiweg-
EMI2.6
öffnen die Kolbenventile l. 3a ebenfalls nach abwärts, die Kolben überschleifen abwechselnd die Schlitze 16a während der Raum 11 a gegen die Druckleitung 14 immer offen bleibt, wodurch die Übereinstimmung in der Wirkungsweise mit Fig. 5 deutlich hervorgeht.
Wir nehmenwieder an, dass die Pumpen nach Fig. l und 5 sowie sämtliche Rohrleitungen mit Wasser gefüllt seien. Der Doppelflügel 2 der Förderpumpe nach Fig. 1 befinde sich wieder im statischen Gleich-
EMI2.7
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
rechten Flügel bei geschlossenem Ventil 73 ? rechts verdrängte Wasser durch die Umlaufleitung 16, 11 einen Ausweg findet. Die Wassermenge q, die sich bei Hubbeginn unterhalb des Flügels befand, ist jetzt oberhalb des Flügels 12 rechts.
Das Gleichgewicht der unteren Pumpe wird nicht gestört und sie bleibt in Ruhe. Nach Überschreitung der Mittellage schliesst der rechte Umlauf kanal 16 und der linke öffnet,
EMI3.2
den Flügeln der unteren und oberen Pumpe, deren Ventile 4 und 13a rechts geschlossen bleiben, eingepresst und wird bei Fortsetzung der Bewegung zum Flüssigkeitsgestänge. Unter der Einwirkung der vom
EMI3.3
mit dem Hub Q S'nach abwärts mitmachen. Die linken Flügel der Pumpen bewegen sich dabei um q 2 nach aufwärts, wobei die Förderpumpe nach Fig. 1 der oberen Pumpe nach Fig. 5 die Wassermenge Q = 2 q zuführt.
Da der linke Flügel 12 der oberen Pumpe sich aus der Mittellage nur um q hebt und sein Ventil 13a unter der Einwirkung und Strömung der Pressung von unten schliesst, muss für die restliche Hälfte der zuströmenden Wassermenge, dem Nutzwasser q, ein Ausgang vorgesehen sein. Dies geschieht durch die Umlaufleitung 16, 17, die eine unmittelbare Verbindung mit der Druckleitung 14 herstellt. Die Förderpumpe drückt also das angesaugte Nutzwasser unmittelbar in die Druckleitung 14, die Treibpumpe hat keinen Anteil an der unmittelbaren Förderung. Wenn Hp in m WS. der auf den Flügel der Treibpumpe übertragene Hebeldruck ist, so leistet die obere Pumpe die Hubarbeit q x Hp, die Nutzarbeit der Förder- pumpe ist q (T +H). Nach Gleiehsetzung ergibt sich : T = Hp-H.
Die theoretische Einbautiefe hängt also nur vom ausgeübten Hebeldruck Hp ab. Da die Förderpumpe immer nur während der halben I Hubzeit der Treibpumpe arbeitet, sind die Geschwindigkeiten unter gleichen Arbeitsbedingungen doppelt so gross, die Verluste also wesentlich höher als bei der vorigen Kombination, die man daher für geringere Brunnentiefen vorziehen wird.
C. Förderpumpe nach Fig. 3 und Treibpumpe nach Fig. 7.
Fig. 3 unterscheidet sich wenig von Fig. 1. Der Hohlflügel besitzt nur zwei Ventile 4 und 4a, ferner sind vorhanden : nur ein Rückschlagventil 5 und ebenso nur ein Verbindungsrohr 7, dafür aber ein Fussventil 9 und ein Windkessel 10, der auch durch ein Gewicht, eine Feder oder eine Flüssigkeitssäule ersetzt werden kann. Statt dieser Flügelpumpe könnte man auch hier eine Kolbenpumpe ähnlich jener nach Fig. 2 verwenden. In Fig. 7 ist 18 das Gehäuse, 19 ein einfacher Flügel, der als Drehschieber ausgebildet
EMI3.4
hier ist der Ersatz durch eine Kolbenpumpe denkbar, z. B. wenn man in Fig. 6 einen Zylinder weglässt, doch den Umlaufkanal16a belässt. Auch hier nehmen wir vollständige Füllung mit Wasser an.
In der ersten Hälfte des Abwärtsganges wirkt die Pumpe nach Fig. 7 wieder als Umlaufpumpe durch die Kanäle 20 und 21. Unterdessen bleibt die Pumpe nach Fig. 3 still. Nach Kanalüberdeckung in der zweiten Hälfte des Abwärtsganges wirkt die obere Pumpe als Presspumpe, wobei das Wasser der Druckleitung 14 um q zurücksinkt. In dieser Hubhälfte muss die untere Pumpe die Abwärtsbewegung mit gleicher Geschwindigkeit mitmachen. Sie drückt das unter der rechten Flügelseite befindliche Wasser bei geschlossenem Fussventil 9 durch das Rückschlagventil 5 unter die linke Flügelseite, die gleichzeitig die Luft im Windkessel 10 zusammenpresst. Bei diesem Arbeitsgang fällt ziemlich deutlich die Ähnlichkeit mit dem Beispiel B auf.
Hingegen ähnelt der Aufwärtsgang dem Beispiel A. Unter dem Einfluss des Windkessels 10 folgt die untere Pumpe sofort der Bewegung der oberen Pumpe, jedoch mit halber
Geschwindigkeit und halbem Weg, da sie durch den Hohlflügel das vorher unter die linke Flügelhälfte geschafft Wasser durchpressen muss. Unterdessen findet unter der rechten Flügelhälfte das Ansaugen statt. Die obere Pumpenhälfte hebt in der ersten Hubhälfte der Aufwärtsbewegung die beim Abwärtsgang gesunkene Drucksäule wieder zurück und fördert sie während des Resthubes weiter.
Das Nutzwasser q befindet sich jetzt noch unter dem Flügel 19 und wird beim folgenden Abwärtsgang, wie eingangs erwähnt, mit Hilfe der Umlaufkanäle 21, 20 bei offenem Ventil 13 auf die Oberseite des Flügels gebracht, der es in der zweiten Hälfte des darauffolgenden Aufwärtsganges in die Druckleitung-M drückt.
D. Förderpumpe nach Fig. 1 mit Schalthahn nach Fig. 8.
Der Schalthahn nach Fig. 8 ermöglicht die Betätigung der Förderpumpe nach Fig. 1 oder 2 mittels Druckwassers. 22 ist der Sehaltapparat, der als doppelter Dreiweghahn durchgebildet ist, dessen Wirkungsweise aus der Zeichnung ohne weiteres hervorgeht. 23 ist die Druekwasserleitung, die von einem Behälter, Speicherkessel oder von einer Quelle gespeist werden kann. 7 sind die zwei Verbindungsleitungen mit der Pumpe nach Fig. 1, 25 sind zwei Anschlüsse der Entnahmeleitung 26.
<Desc/Clms Page number 4>
Bei Betätigung des Schalthahnes nach Fig. 8 wird abwechselnd eine der Steigleitungen 7 mit einem der Kanäle 25 der Entnahmeleitung 26 in Verbindung gebracht, die andere Steigleitung mit der Druckwasserleitung 23. Die Pumpe nach Fig. 1 arbeitet so, wie schon aus dem Beispiel A bekannt, nur ist zu beachten, dass das aus der Druckwasserleitung entnommene Treibwasser als Verbrauchswasser nur mit dem Nutzwasser der Pumpe in die Entnahmeleitung 26 gelangt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Hydraulisch angetriebene Flügel-oder Kolbenpumpe mit Flüssigkeitsgestänge, deren Förder-
EMI4.1
in an sich bekannter Weise mit selbsttätigen Ventilen (4, 4a) in solcher Anordnung versehen sind, dass die einen wirksamen Kolbenflächen abwechselnd von der Flüssigkeit zum Zwecke des Antriebes beaufschlagt werden und die Flüssigkeit zum Zwecke ihrer Förderung hindurehlassen, wogegen die anderen wirksamen Kolbenflächen abwechselnd die Flüssigkeit aus der Saugleitung (6, 8) ansaugen und in die Kolbenhöhlung drücken.