<Desc/Clms Page number 1>
Regelungsvorrichtung für Kolbenpumpen mit Wellenantrieb und veränderlicher Hublänge.
Die Erfindung bezieht sich auf solche Regelungsvorrichtungen für Kolbenpumpen mit Wellenantrieb und veränderlicher Hublänge, bei denen ein zum Verstellen der Kolbenhublänge dienender Steuerkolben beim Betriebe der Pumpe derart unter der Wirkung des durch die Pumpe erzeugten Flüssigkeitsdruckes und eines diesem entgegenwirkenden Kraftspeichers steht, dass der Flüssigkeitsdruck den Steuerkolben im Sinne einer Verkleinerung der Hublänge zu verstellen sucht. Wenn bei Pumpen der erwähnten Art die grösste Kolbenhublänge nur für den mittleren Wasserverbrauch bemessen ist, so ist es erforderlich, einen Akkumulator anzuordnen, der bei stärkerem Wasserverbrauche die fehlende Wassermenge liefert. Die Erfindung bezweckt nun, für diesen Fall die Regelungsvorrichtung so auszubilden, dass eine möglichst vollkommene Ausnutzung des Akkumulatorinhaltes gewährleistet ist.
In der Zeichnung ist in einer zum Teil im Schnitt gehaltenen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel der den Gegenstand der Erfindung bildenden Regelungsvorrichtung nebst den benachbarten Teilen der Pumpenanlage dargestellt, und zwar handelt es sich um ein Ausführungsbeispiel, das zugleich zeigt, wie man für den Fall, dass sich der Wasserverbrauch von einem die grösste Fördermenge der Pumpe übersteigenden Werte auf einen Wert vermindert, der kleiner als diese Fördermenge ist, einen möglichst sanften Übergang des Steuer-
EMI1.1
Wasserverbrauche entsprechende Stellung erzielen kann.
Es bezeichnet A das Gehäuse der Kolbenpumpe, deren Einzelheiten bekannt und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellt sind, B die z. B. mit einem Elektromotor von gleichbleibender Umlaufzahl gekuppelte Antriebswelle der Pumpe, al das Saugrohr und a' die Druckleitung. Die Antriebswelle B der Pumpe trägt eine lose auf ihr verschiebbare Muffe C. Diese ist mit einem nicht sichtbaren, die Kolbenhublänge unmittelbar beeinflussenden Teile der Pumpe derartig zwangläufig verbunden, dass durch ihre Verschiebung auf der Welle B eine Veränderung der Hublänge herbeigeführt werden kann, und zwar tritt eine Verkleinerung der Hublänge ein, wenn sich die Muffe C im Sinne des Pfeiles x verschiebt.
In eine Nut cl der Muffe C greift der eine Arm eines am Gehäuse A der Pumpe drehbaren Winkelhebels D mit einem Stifte dl ein. Der andere Arm des Winkelhebels D ist durch ein Zwischenglied E mit einem am Gehäuse A drehbaren, einarmigen Hebel F gelenkig verbunden. Dieser steht mit einer Kolbenstange H eines in einem Zylinder A3 geführten Steuerkolbens H durch Vermittlung eines an ihm angelenkten Gleitstückes G. das in einem Schlitze der Kolbenstange Ho geführt ist, in zwangläufiger Verbindung. Jeder Stellung des Steuerkolbens H entspricht somit eine ganz bestimmte Stellung der Muffe C und daher eine ganz bestimmte Hublänge der Pumpenkolben.
In der Zeichnung ist der Steuerkolben in seiner der grössten Hublänge entsprechenden Lage dargestellt, bei der die Fördermenge der Pumpe gleich dem mittleren Wasserverbrauch in der Druckleitung ist. Die Richtung, in der sich der Kolben H bei einer Verkleinerung der Hublänge verschiebt, ist durch einen Pfeil y bezeichnet. Der Zylinder A3 steht auf der rechten Seite, nach der hin sich die Kolbenstange Hl erstreckt, durch ein Rohr a4 mit der Druckleitung a2 in Verbindung. Die linke Seite des Zylinders A3 ist durch ein Rohr J mit einem nicht dargestellten, als Kraftspeicher wirkenden Druckluftbehälter verbunden.
Der Akkumulator besitzt einen einseitig mit einer Kolbenstange Kl versehenen Scheibenkolben K, der in einem lotrecht aufgestellten Zylinder M geführt ist. An seinem oberen Ende, nach dem hin sich die Kolbenstange Kl erstreckt, steht der Zylinder M durch einen Kanal ml mit der Druckleitung a2 und an seinem unteren Ende durch einen Kanal mu mit dem zu dem nicht dargestellten Druckluftbehälter führenden Rohre J in Verbindung. Fk bezeichnet die wirksame Druckfläche des Kolbens K auf der nach dem Druckluftbehälter hin gelegenen Seite und fk die kleinere wirksame Druckfläche auf der nach der Druckleitung der Pumpe hin gelegenen Seite. Fji und fi, seien die entsprechenden Werte für den Steuerkolben H.
Die Verhältnisse sind nun der Erfindung gemäss so gewählt, dass
EMI1.2
EMI1.3
<Desc/Clms Page number 2>
von einer Haube m3 umschlossene Schraubenfeder P anlegt, so dass diese, wenn sich der Kolben weiter dem Zylinderboden nähert, zusammengedrückt wird und daher auf den Kolben eine nach aufwärts gerichtete Kraft ausübt.
Bei der Beschreibung der Wirkungsweise der Pumpenanlage soll von der Annahme ausgegangen werden, dass zunächst der Wasserverbrauch grösser ist als die Fördermenge der Pumpe, so dass der überschiessende Wasserverbrauch durch den Akkumulator gedeckt werden muss. Im Beharrungszustande bewegt sich der Akkumulatorkolben K nach Freigabe der Feder P durch den Bund k2 der Kolbenstange Kl mit gleichförmiger Geschwindigkeit aufwärts. Der hierbei über dem Kolben herrschende regelrechte Flüssigkeitsdruck sei mit pm, der unter dem Kolben herrschende Kraftspeicherdruck mit po bezeichnet. Die Belastung des Akkumulatorkolbens durch den Kraftspeicherdruck ist also gleich po Fk.
Es besteht dann, wenn man von der Kolbenreibung und dem Gewichte des Kolbens absieht, die Gleichung
EMI2.1
oder
EMI2.2
Auf den Steuerkolben H wirkt im Sinne des Pfeiles y der Flüssigkeitsdruck mit einer Kraft von der Grösse pm/11 und im entgegengesetzten Sinne der Kraftspeicherdruck mit einer Kraft von der Grösse
EMI2.3
Im entgegengesetzten Sinne des Pfeiles y wirkt also auf den Steuerkolben H eine Gesamtkraft von der Grösse
EMI2.4
EMI2.5
EMI2.6
sprechenden Lage feststellt, was bei längerer Dauer des die grösste Fördermenge der Pumpe übersteigenden Wasserverbrauches eine vorzeitige Entleerung des Akkumulators zur Folge haben würde.
Nunmehr soll angenommen werden, dass sich der Wasserverbrauch auf einen Wert vermindert, der kleiner ist als die grösste Fördermenge der Pumpe. Es strömt dann die von der Pumpe geförderte überschiessende Wassermenge durch den Kanal ml in den Akkumulator und der Kolben K bewegt sich nach abwärts. Der über dem Kolben K herrschende Flüssigkeitsdruck bleibt hierbei zunächst im wesentlichen ungeändert und der Steuerkolben N verharrt infolgedessen in seiner der grössten Hublänge entsprechenden Lage.
EMI2.7
Stellung erreicht hat. Eine weitere Bewegung des Akkumulatorkolbens ist nunmehr nur unter Zusammendrückung der Feder P möglich, der Flüssigkeitsdruck über dem Akkumulatorkolben und in der Druckleitung muss also mit fortschreitender Zusammendrückung der Feder ansteigen.
Hierbei erlangt schliesslich die durch den Flüssigkeitsdruck auf den Steuerkolben H ausgeübte, in Richtung des Pfeiles y wirkende Kraft das Übergewicht über die im ent- gegengesetzten Sinne wirkenden Kräfte und der Steuerkolben H setzt sich daher im Sinne einer Verkleinerung der Hublänge der Pumpe in Bewegung. Durch passende Wahl der Verhältnisse, insbesondere durch geeignete Wahl der Stärke der Feder P, lässt es sich ohne weiteres erreichen, dass zu Beginn der Bewegung des Steuerkolbens H noch ein hinreichend grosser Bruchteil der überschiessenden Wassermenge in den Akkumulator eintritt, so dass bei der Beschleunigung des Steuerkolbens H und der durch diesen zu verstellenden Steuerungsteile mit Sicherheit unzulässige Stosswirkungen vermieden werden.
Nachdem der Steuerkolben die Stellung erreicht hat, bei der die Fördermenge der Pumpe gleich dem Wasserverbrauche in der Druckleitung ist, kommt er zur Ruhe. Hierbei stellt sich in der Druckleitung ein Flüssigkeitsdruck ein, der um so viel über dem regelrechten Betriebsdruck pm liegt, dass er der auf den Steuerkolben durch den Kraftspeicherdruck po ausgeübten Kraft das Gleichgewicht hält. Gleichzeitig kommt der Akkumulatorkolben K in einer Höhenlage
<Desc/Clms Page number 3>
zur Ruhe, bei der die Feder P so stark zusammengedrückt ist, dass die Federkraft und die durch den Kraftspeicherdruck po auf den Kolben K ausgeübte Kraft der durch den erhöhten Flüssigkeitsdruck ausgeübten Kraft das Gleichgewicht halten.
Tritt hierauf wieder ein Wasserverbrauch ein, der die der grössten Hublänge entsprechende Fördermenge der Pumpe übersteigt, so sinkt der Flüssigkeitsdruck in der Druckleitung, so dass das Gleichgewicht der auf den Steuerkolben H und der auf den Akkumulatorkolben K wirkenden Kräfte aufgehoben wird.
Beide Kolben setzen sich daher in Bewegung, und zwar der Steuerkolben H im entgegengesetzten Sinne des Pfeiles y, d. h. im Sinne einer Vergrösserung der Hublänge der Pumpe, und der Akkumulatorkolben K im Sinne der Aufwärtsbewegung. Nachdem sich der Akkumulatorkolben so weit gehoben hat, dass der Bund A ; : die Feder P freigibt, stellt sich in der Druckleitung wieder der regelrechte Betriebsdruck pm ein, bei dem die durch den Kraftspeicherdruck po auf den Steuerkolben H ausgeübte Kraft, wie oben dargelegt, das Übergewicht über die im entgegengesetzten Sinne wirkenden Kräfte hat. Der Steuerkolben H gelangt daher mit Sicherheit wieder in seine der grössten Hublänge der Pumpe entsprechende Grenzstellung.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Regelungsvorrichtung für Kolbenpumpen mit Wellenantrieb und veränderlicher Hublänge, bei der ein zum Verstellen der Kolbenhublänge dienender Steuerkolben beim Betriebe der Pumpe derart einerseits unter der Wirkung des durch die Pumpe erzeugten Flüssigkeitsdruckes und andrerseits unter der Wirkung eines diesem entgegenwirkenden Kraftspeichers steht, dass der Flüssigkeitsdruck den Steuerkolben im Sinne einer Verkleinerung der Hublänge zu verstellen sucht, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (H) der mit einem Akkumulator (ill, K) versehenen Pumpe so bemessen ist, dass er bei dem der Belastung (p. Fk) des Akkumulatorkolbens entsprechenden,
regelrechten Flüssigkeitsdruck (pj durch den Kraftspeicher mit einem bestimmten Kraftüberschuss in der der grössten Hublänge entsprechenden Stellung festgehalten wird.