Flüssigkeitspumpe. Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeits pumpe mit zwei Schieberkolben, von welchen der eine die Saugöffnung, der andere die Drucköffnung steuert, wie sie vorteilhaft für sehr hohe Betriebsdrücke verwendet werden kann.
Gemäss der Erfindung ist der die Druck öffnung steuernde Schieber auf der Sehlieber stange in ihrer Längsriclitung entgegen einer Federkraft verschiebbar gelagert. Zufolge dieser Ausbildung kann der die Druck öffnung steuernde Schieber das Einstellen verschieden grosser Füllungen ohne das Ent stehen gefährlich hoher Drucke in der Pumpe zulassen, und die Pumpe kann mit Rücksicht auf die Plötzlichkeit, mit welcher das Feder spiel einsetzt, mit hohen Umlaufzahlen ar beiten.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes zeigt die beiliegende Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch die Pumpe, Fig. 2 in grösserem Massstab den Steuer schieber der Druckseite der Pumpe nach Fig. 1, im Längsschnitt, Fig. 3 den Antrieb der Hauptwelle II der Pumpe gemäss Fig. 1, teils im Schnitt, teils in Ansicht, die Fig. 4 im linken Teil einen Schnitt nach der Linie a-b der Fig. 1 und im rechten Teil einen Schnitt nach der Linie c-d der Fig. 1, wobei gewisse, in der Fig. 1 ersieht- liehe Teile weggelassen sind, Fig. 5 einen wagrechten Schnitt nach der Linie e-f der Fig. 4, wobei das äussere Ge häuse -weggelassen ist; Fig. <B>6</B> zeigt die Steuerung diagramma tisch;
Fig. <B>7</B> zeigt im Schnitt eine Vorrichtun.o- zur selbsttätigen Regelung des Druckes in der Pumpe gemäss den Fig. <B>1</B> bis<B>5.</B>
Von der Welle II der Pumpe nach den Fig. <B>1</B> bis<B>5</B> werden über drei gleiche,<B>je-</B> doch gegeneinander winkelversetzte Exzen- terantriebe drei Einzelpumpen<B>A,</B> B und C betätigt. Eine dieser Einzelpumpen ist in Fig. 1 im Schnitt gezeigt. Die gekröpfte Welle II treibt über die Stange 13 und den Kreuzkopfzapfen 14 den Kreuzkopf 15 an. Der Kreuzkopf ist unter Zwischenschaltung der seitlich verschiebbaren Unterlage 16 mit dem Kolben 61 verbunden. Die Zugkräfte werden von der Schwalbenschwanzführung 17 übertragen. 3' ist der Saugraum der in Abb. 1 dargestellten Einzelpumpe, in wel chen die Flüssigkeit aus dem Behälter 32 durch die Öffnung 54 Zutritt hat.
Die Druelflüssigkeit entweicht durch den Druck kanal 4. Der Saugkanal 3' ist gesteuert durch den zylindrischen Kolben 101 eines Schiebers<B>99,</B> auf dessen linkes Ende die Druckfeder 18 einwirkt. Der Schieber 99 be steht aus zwei erweiterten zylindrischen Teilen 101 und 103, zwei verjüngten zylin drischen Teilen 10 und 10' und aus zwei konischen Teilen beiderseits des zylindrischen Teils 10. Das Ende des Schaftes 10' trägt einen Diehtungskolben 12, welcher den Schie berkanal auf der rechten Seite absperrt. Gegen den Wulst 103 legt sieh der den Ka nal 4' steuernde zylindrische Schieber 11 an. Dieser Schieber 11 ist am Schaft 10' gegen den Druck der Feder 21 verschiebbar ge lagert. Die Feder 21 drückt den Schieber 11 ständig gegen die Wulst 103. Der Schieber 11 ist mit einem die Wulst 103 übergreifen den Flansch 22 versehen.
Das andere Ende der Feder 21 legt sieh gegen den Dichtungs kolben 12. Der Flansehi 22 des Steuerschie bers 11 umgibt die Schulter 103.
Am Dichtungskolben 12 greift die an der <I>in</I> Welle 19 verkeilte exzentrische Scheibe 20 an.
Die Steuerwelle 19, welche den Exzenter 20 trägt, wird nach Fig. 3 von dem Zahn radgetriebe 24, 25 angetrieben. Das Zahn- radl 25 dreht sich lose um die feststehende Welle 26 und wird von dem Kettenrad 28, welches an der Hauptwelle II verkeilt ist, über die, Kette 27 angetrieben. Die Steuer welle 19 ist in Armen 191 gelagert, welche um die ortsfeste Welle 26 im Sinne des Pleils 30 schwingbar sind. Die Arme 191 werden von den weiter unten, anhand der Fig. 7 be schriebenen Vorrichtung gehalten und ge steuert.
Die drei Einzelpumpen arbeiten parallel. Zu diesem Zwecke sind die Druckräume 4' der einzelnen Pumpen über die gemeinsame Bohrung IV der Fig. 5 miteinander verbun den. Um das Pulsieren der geförderten Flüs sigkeit zu dämpfen, wird in die Leitung IV ein mit Flüssigkeit gefüllter Behälter 74 von entsprechender Grösse eingeschaltet. Dieser wirkt als eine Kapazität und ogleieht die raschen Druckschwankungen der Leitung IV durch seine elastischen Raumänderungen aus.
Es ist bereits seit den Untersuchungen von L. AllMvi (1903) bekannt, dass Flüssig keiten elastische, also zusammendrückbare Mittel sind. So beträgt die spezifische Raum- verminderunc von Sehmieröl ss = 0,0000778. Demnach nimmt der Rauminhalt von<B>1</B> Liter Schmieröl unter einem Druck von<B>9-00</B> Aim. um<B>15,5</B> cm' ab.
Es kann also zum Beispiel .ein Kolben von 2 cm Durchmesser um runcl <B>5</B> ein in ein mit<B>1</B> Liter Sehmieröl vollständig gefülltes Gefäss unter 200 Atm. hinein gedrückt werden, wo-bei in der Flüssigkeit <B>1570</B> emkg Arbeit aufgespeichert wird. Bei den hohen Umlaufzahlen und sehr hohen Be triebsdrücken der vorliegenden Pumpe wird diese bekannte Erscheinung mitder Anwen dung der an sich bekannten Flüssigkeitskapa zitäten nutzbar gemacht.
Desgleichen sind auch die Saugräume<B>3'</B> der drei Einzelpumpen<B><I>A,</I></B><I> B,<B>C</B></I> ebenfalls mit einander verbunden, wozu der Kanal III dient. Läuft die Pumpe schnell, wobei sehr hohe Geschwindigkeiten im Saugkanal auf treten, so ist ein Reissen der angesaugten Flüssigkeitssäule zu befürchten, da der Atmosphä,rendruck zur Erzeugung sehr hoher Flüssiakeitsgeschwindigkeiten nicht aus reicht. Um dies zu verhindern, ist auch in dieser Leitung ein Druckbehälter<B>75,</B> wie oben beschrieben, -vorgesehen, welchem die Flüssigkeit notfalls durch eine Pumpe, zu geführt wird. Die Räume<B>3'</B> der Pumpen <B><I>A,</I></B><I> B,<B>C</B></I> sind über die Bohrungen 54 mit dem Innenraum des Flüssigkeitsbehälters 32 verbunden (Fig. 1).
Der Behälter 32 bildet gleichzeitig das Gehäuse der Pumpe.
Wie dies aus den Fig. 1 und 5 ersichtlich ist, sind die Zylinderbohrungen der Pumpe, ferner die Bohrungen für die Steuerkolben 99 und Bohrungen III und IV, zueinander parallel bezw. sieben gruppenweise senk- reclt zueinander. Deshalb ist es leicht mög- lieh, alle diese Bohrungen in einem einziger geschmiedeten Block 31 auszuarbeiten.
Wird die Welle II gedreht (Fig. 1 und 4), so bewegen die gegeneinander um 120' versetzten Kurbeln die Kolben 61, während die durch die Kette<B>27</B> und die Zahnräder 25, 24 angetriebene Steuerwelle 19 bezw. die an dieser Welle angeordneten Exzenter 20 den Steuerschieber 99 bewegen. Die relative Lage der Kolben 61 und der zugehörigen Sehiieber 99 ist bei Vollbetrieb, bei welchem auch der Druck einen einstellbaren Maximal wert erreicht, eine solche, wie in Fig. 6 dar gestellt, bei welcher in den Totpunktlagen der Kalben die Schieber in der Mittelstellung stehen und beim Auf- und Niedergehen der Kolben sich hin- und herbewegen, wobei die Pumpe während des ganzen Saughubes saugt und während des ganzen Druckhubes aus stosst.
Übersteigt aus irgend einer Ursache der Druck den eingestellten Maximalwert, so findet eine Abnahme der Fördermenge statt, in Abhängigkeit vom Druck in der Druck leitung durch, selbsttätiges Verschieben des Schiebers 99 aus der Mittellage (Fig. 1 und 2). Die Vorrichtung zum selbsttätigen Ver schieben des Schiebers 99 weist gemäss Fig. 7 einen in der Ebene g-h des schmiedeeisernen Blockes (Fig. 4), in der Bohrung 33 vor gesehenen Differentialkolben 34 auf. Der Zylinderraum<B>35</B> steht über die Bohrungen 36, 361 und 362 mit dem Druckraum 4' der Pumpe in Verbindung. Der Kanal 361 ist durch ein Kugelventil 37 verschlossen. Der Kolben 34 ragt an beiden Enden aus der Bohrungr 33 heraus. An das linke Ende des Kalbens 34 legt sich der eine Arm des Winkelhebels 38, dessen anderes Ende ge- lenkig mit der Spindel 421 verbunden ist.
An der Spindel 421 ist mittelst Hlandrad 40 und Gabelkupplung 41 die Mutter 42 dreh bar, welche sich an die Feder 391 lergt. Die Feder stützt sich an den Konsol 39 des Ge häuses. Durch Drehen des Hlandrades können der Feder 391 verschiedene Vorspannungen erteilt werden, wodurch auch der maximale Druck der Pumpe eingestellt werden kann. Das rechte Ende des Differentialkolbens 34 ist über das Gelenk 431 und das Lager 43 mit der Steuerwelle 19 verbunden.
Wenn im Druckraum 4' ein unzulässig hoher Druck auftritt, so pflanzt er sich über die Bohrunoen 362, 361 und 36 in den Zy- linderraum <B>35</B> fort und drückt den Kolben 34 gegen den Druck der Feder 391 nach links. Hierbei wird auch die Steuerwelle 19 über die Verbindung 431, 43 ebenfalls nach links verstellt, wodurch auch der Schieber 99 aus seiner ursprünglichen Lage heraus nach links verschoben wird. Wenn dann der Druck im Raum 4' sinkt, so führt die Feder 391 den Differentialkolben wieder in die in Fig. 77 gezeigte Grenzstellung.
Damit diese Bewe gungen des Differentialkolbens nicht mit uu- zulässigen Geschwindigkeiten stattfinden und also keine schädlichen Schläge entstehen, wird der Kanal für die Flüssigkeitsströmung 0,edrosselt. Zu diesem Zweck dient das un- Z, u 'hliessende Kucrelventil 37,
welches genau se eD bei Rückführung des Kolbens 34 ein nur langsames Rückströmen der Flüssigkeit zu- lässt. Bei Verschiebung des Schiebers<B>99</B> steht dieser in der Totp unktlage des Kolbens <B>61</B> nicht mehr in der Mittelstellun'-, sondern .liegt links von dieser Stellung. Dann wird der Raum<B>5'</B> längere Zeit mit dem Sau-kanal <B>3'</B> in Verbindung stehen, als es dem vollen Hub des Kolbens<B>61</B> entsprechen würde.
Da bei wird die Zeit, während welcher der Rauili <B>5'</B> mit dem Druckkanal 4' in Verbindung, steht, entsprechend kürzer, und so wird diie, Vorrichtuno, <B>in</B> diesen Kanal weniger Flii-- sio,keit fördern, als dies bei der erstgenann ten Lace des Seliiebers der Fall iSt. <B>Die</B> Förderung in den Raum 4' beginnt nur, wenn der Schieber<B>99</B> soweit nach rechts verscho- ben wird, dass der Teil 101 den Kanal 3' sperrt.
Wenn sieh also der Steuerschieber um ein Mass nach links verschiebt, welches gleich dem des halben Schieberhubes ist, dann fördert die Pumpe gar keine Flüssig keit, da der Saugraum 3' nicht geschlossen und der Druckraum 4' nicht geöffnet wird.
Vom Augenblick, da der Teil 101 des Schiebers<B>99</B> den Raum<B>3'</B> sperrt, verschiebt die im Raum<B>5'</B> unter Druck des Kolbens 61 stehende Flüssigkeit den Dichtungsschie ber 11 gegen die Feder 21 so lange, bis die ser den Druckkanal 4' öffnet. Hierbei kann ein schädlicher Druck im Raum 5' nicht ent stehen.
Aus Fig. 6 ist dieWirkungsweise des Ge triebes zu entnehmen. Der aus der obern Tatpunktlage ausgehende Kolben 61 läuft im Sinne des Pfeils im Uhrzeigersinn um und saugt von der ebern Totpunktlage bis zur untern Totpunktlage, das ist während einer Umdrehung von 180'. Beim Aufwärtsgehen des Kolbens drückt dieser die angesaugte Flüssigkeit während eines weiteren Umlaufes von 180 ' in den Druckkanal4'.
Wird der Steuerschieberkolben nach links verschoben, so dass an der Saugseite eine Voröffnung, an der Druckseite eine positive Überdeckuno entsteht, dann öffnet sieh der Saugkanal noch bevor der Kolben 61 die obere Totpunktlage erreicht, wobei gleich zeitig der Druckkanal 4' geschlossen wird. Die Pumpe drüekt also Flüssigkeit in die Saugöffnung zurück. Diese Voröffnung er folgt gemäss Fig. 6 bei der Kurbelstellung n. Die Pumpe saugt dann von der obern Tot punktlage bis zur untern Totpunktlage, und da sich bei dieser Kolbenstellung der Saug kanal noch nicht geschlossen hat, sondern dieses Schliessen erst bei m erfolgt, idrückt der Kolben 61 einen Teil der angesaugten Flüssigkeit in den Saugkanal zurück, bis dieser bei der Kurbelstellung in -wieder ge schlossen wird.
Eine tatsächliche Flüssig keitsförderung erfolgt also<B>bloss</B> an der Strecke von m bis n, welche in der Zeich nung mit A' bezeichnet ist. Man kann selbstverständlich die Mittel lage des Steuerschiebers um den halben Hub des Schiebers nach links verschieben. Dann fallen die Punkte in und n<U>zusammen,</U> was soviel bedeutet, dass der Druckkanal wäh rend eines ganzen Umlaufes der Kurbel gar <B>in</B> nicht geöffnet wird.