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Pumpenanlage mit veränderlicher Leistung, insbesondere für Tiefbohranlagen.
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Werden nun erfindungsgemäss die Antriebe mindestens zweier einzelner Pumpen, die sowohl jede für sich als auch beide gemeinsam in Betrieb stehen können, gleichgültig, ob als Dampfpumpen oder als Kurbeltriebspumpen od. dgl. ausgeführt, voneinander in Abhängigkeit gebracht und werden die korrespondierenden Druckräume miteinander durch Kanäle oder Rohrleitungen verbunden, so bilden je zwei Kolben oder Kolbengruppen, von welchen je ein Kolben oder eine Kolbengruppe verstellbar ist, die Verdränger eines gemeinsamen Druckraumes und das derart gebildete Pumpenaggregat ermöglicht gemäss obigem eine weitgehende und rasche Regelung des Flüssigkeitsdruckes und der Verdrängerleistung, und es besteht überdies die Möglichkeit, jede Pumpe unabhängig von den andern zu betätigen.
Bei Kolbenpumpen ist es möglich, z. B. zwei Kolben oder Kolbengruppen auf zwei miteinander durch Kanäle oder Rohrleitungen verbundene Zylinder oder Zylindergruppen wirken zu lassen und die Kolben von zwei getrennten Kurbeln oder Kurbelwellen zu betätigen, welche jedoch miteinander (beispielsweise mittels Zahn-oder Kettenräder) in zwangsläufiger Verbindung stehen, derart, dass einer vollen Umdrehung der Kurbelwelle der einen Pumpe eine volle Umdrehung der Kurbelwelle der zweiten Pumpe entspricht. Dadurch, dass die beiden Kurbelwellen zueinander mit an sich bekannten Mitteln bei Stillstand oder während des Betriebes in verschiedene Lagen gebracht werden können, ist es möglich, die Gesamtleistung der beiden Verdränger bzw. Verdrängergruppen pro voller Umdrehung in den weitesten Grenzen zu verändern.
Die Veränderung muss bei einem Pumpenaggregat mit zwei Verdrängergruppen nur an einer Verdrängergruppe erfolgen und kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass von den beiden Zahnrädern oder Kettenrädern von gleichem Durchmesser bzw. Umlaufzahl, welche die beiden Kurbelwellen betätigen und miteinander verbinden, das eine Zahn-oder Kettenrad in ausgeschaltetem oder ausgerücktem Zustande in eine andere Stellung gebracht und in dieser mit dem treibenden Rad wieder in Eingriff gebracht wird. Wird eines der angetriebenen Zahnräder durch eine axiale Verschiebung aus- gerückt und in diesem Zustande je um eine Zahnteilung verdreht, so kann die Zahl der verschiedenen Leistungs-und Druekstufen halb so gross sein als es die Zähnezahl des angetriebenen Zahnrades ist.
Die Änderung der Leistung und des Druckes kann jedoch bei einem Pumpenaggregat gemäss der Erfindung auch vollständig stufenlos und während des Betriebes erfolgen, wenn die Bewegung des einen Kolbens oder der einen Kolbengruppe auf den andern Kolben oder die andere Kolbengruppe nicht mittels eines einfachen Zahnradgetriebes, sondern über ein Differentialgetriebe erfolgt, dessen bei der Arbeit stillstehendes Planetenrädersystem durch eine äussere Kraft verstellt wird. Hiedurch erfahren die mit den beiden Kurbelwellen verbundenen Sonnenräder des Differentialgetriebes eine zu- sät71iche Bewegung und verändern jenen Winkel, welchen die Kurbelschenkel der beiden Kurbeln bzw. Kurbelgruppen miteinander bilden.
Eine derartige Verstellung des Planetenrädersystems kann durch Hand oder auch maschinell erfolgen und in letzterem Falle auch von geeigneten Vorrichtungen selbsttätig gesteuert werden, welche von der Leistung der Antriebskraftmaschine oder vom Druck der Pumpe geregelt werden. Es ist selbstverständlich, dass eine Verstellung der Verdrängerbewegung auch dann erfolgen kann, wenn deren Betätigung nicht durch Kurbeln, sondern durch Zylinder, beispielsweise mittels Dampf, Druckluft oder einer Druckflüssigkeit oder sonstwie erfolgt. In solchen Fällen ist es notwendig, die Steuerung des in seinem Arbeitsspiel verstellbaren Verdrängers von der Bewegung des andern nicht verstellbaren Verdrängers abzuleiten.
Es wird bemerkt, dass die Mittel zur Phasenverschiebung der Kolben zwecks Änderung der Förderleistung bei Kolbenpumpen an sich bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung sind.
Die Fig. 1, 2,3 und 4 stellen im Aufriss, Grundriss, Querriss und Rückansicht eine Ausführungsform eines Pumpenaggregates mit während des Betriebes veränderbarer Leistung bzw. für veränderbaren Druck dar, wobei das Aggregat aus zwei einzelnen, je für sich betätigbaren zweizylindrigen, doppeltwirkenden Kolbenpumpen 80 und 81 zusammengesetzt ist, die beispielsweise übereinander liegend angeordnet sind. Da die Saug- und Druckventile 82 bzw. 83 jedes Pumpenzylinders leicht zugänglich sein müssen, sind sie bei der oberen Pumpe zwischen den beiden Zylindern, bei der unteren Pumpe ausserhalb der Zylinder angeordnet (Fig. 3).
Zum Antrieb des Pumpenaggregates dient eine Riemenscheibe 84, ein Ritzel 85, ein Stirnrad 86 auf der Vorgelegewelle 87 und ein auf dieser Welle verschiebbares Ritzel 88, welches in das auf der oberen Kurbelwelle 89 aufgekeilte Stirnrad 90 eingreift.
Der Antrieb der unteren Kurbelwelle 91 erfolgt über ein Stirnräderdifferentialgetriebe von der Vorgelegewelle 87 ans über das Sonnenrad 92, die Planetenräder 93, 94, das Sonnenrad 95 auf der Vorgelegewelle 96, das verschiebbare Ritzel 97 und das Stirnrad 98. Die Kurbelkröpfungen können durch Verdrehen des Gehäuses 99, in welchem das Planetenrädersystem gelagert ist, mittels Handrades 100, Schnecke 101 und Schneckenrades 102 in verschiedene Winkelstellungen zueinander gebracht werden.
Die übereinanderliegenden Zylinder können durch Umführungsleitungen 103, in welche Absperrorgane, beispielsweise Hähne 104, eingebaut sind, miteinander verbunden werden. Sind diese geschlossen, so arbeitet jede Pumpe für sich ; sind sie geöffnet, so entsteht in dem nunmehr gemeinsamen Druckraum, je nach der Stellung der Kurbeln, eine Differentialwirkung, mittels welcher die volumetrische Leistung bis auf Null vermindert oder bei gleichem Kolbendurchmesser und Kolbenhub beider Pumpen bis auf das Doppelte der Einzelpumpe vergrössert werden kann. Im umgekehrten Verhältnis mit der volu-
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metrischen Leistung ändert sich die überwindbare Förderhöhe.
Die Pumpen sind mit zwei getrennten
Saugleitungen 105, 106, jedoch mit einer gemeinsamen Druckleitung 107 und einem gemeinsamen Druck- windkessel 108 dargestellt. Vor dem Windkessel ist ein Dreiweghahn 109 angeordnet, an welchen mittels Rohrleitung 110 die Druckräume der unteren Pumpe und mittels Krümmers 111 die Druckräume der oberen Pumpe angeschlossen sind, so dass die eine die andere oder beide Pumpen mit dem Windkessel verbunden werden können, nachdem vorher die Pumpe, die nicht arbeiten soll, durch Verschieben der Zahnritzel 88 oder 97 ausgerückt worden ist.
Pumpen der dargestellten Art eignen sich insbesondere für tiefbohrtechnische Zwecke, weil sie eine weitgehende Regelung der Lieferungsmenge und eine vollkommene Anpassung an die Förderhöhe gestattet, welche, ohne die Pumpe abstellen zu müssen, während des Betriebes erfolgen kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Pumpenanlage mit veränderlicher Leistung, insbesondere für Tiefbohranlagen, gekenn- zeichnet durch die Verbindung mindestens zweier Verdrängergruppen, von welchen jede für sich und beide gemeinsam betätigt werden können und deren Saug-und Druckräume durch das Öffnen von
Abschlussorganen miteinander derart verbunden werden können, dass die hiedurch gebildeten gemeinsamen Saug-und Druckräume gleichzeitig unter der Einwirkung mindestens je zweier in ihren Arbeits- spielen zueinander verstellbarer Verdränger stehen.