Hydraulischer Niveauregler an Pumpenanlagen Zur Regelung des Niveaus einer Flüssigkeit, die durch eine Pumpe aus einem Sammelbehälter ange saugt wird, verwendet man Rückströmungs- oder Drosselregler.
Die Rückströmungsregler lassen einen Teil der Flüssigkeit in den Behälter zurückströmen, so dass die Pumpe ständig ihre volle Leistung entwickelt. Wenn eine grössere Menge Flüssigkeit in den Be hälter fliesst, lässt der Regler eine geringere Menge zurückströmen und bei kleinerem Zufluss ist die Rückströmung grösser. Diese Regelung ist ungünstig, weil die Pumpe dauernd, auch bei geringster Lei stung, den grössten Kraftbedarf hat. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Regelung der Pumpe so ge troffen werden muss, dass es niemals zu einem völligen Aufhören der Rückströmung kommt, weil dann der Flüssigkeitsumlauf nicht geregelt wäre.
Dies führt zur Wahl einer unnötig grossen Pumpe, welche dauernd einen grösseren Kraftbedarf hat, als not wendig wäre.
Der Drosselregler drosselt den Ausfluss aus der Pumpe entsprechend dem Zufluss in den Behälter. Er arbeitet wirtschaftlich, weil die Pumpe nur so hoch als notwendig belastet wird.
Beide Reglertypen werden entweder mecha nisch oder hydraulisch betätigt.
Am häufigsten verwendet man mechanische Regler, bei denen ein Schwimmer durch Hebel und Seile ein Drosselorgan betätigt und damit den Ab fluss der Flüssigkeit regelt. Bei dieser Regelungsart ist die Benützung von Stopfbüchsen unvermeidlich und das bedeutet eine Verringerung der Empfindlich keit des Regelvorganges. Als Kraft zur Betätigung der Regelung steht nur der Auftrieb oder das Ge wicht des Schwimmers zur Verfügung, vermindert um die Reibungsverluste in den Stopfbüchsen und beeinflusst durch die veränderlichen hydraulischen Kräfte, die auf das Drosselorgan einwirken. Meistens ist diese Kraft nicht ausreichend, um eine zuver lässige Regelung zu erzielen, so dass häufige Ein griffe von Hand, z. B. Auswechslungen der Gegen gewichte und dergleichen, notwendig werden.
Bei den bekannten Ausführungen hydraulischer Regler wird der Einfluss der veränderlichen Kräfte auf das Drosselventil meistens dadurch beseitigt, dass man einen Kolbenschieber verwendet und dass man die Verwendung von Stopfbüchsen auf ein Minimum reduziert oder völlig vermeidet. Als Quelle der Verstellkraft dient allgemein die der Flüssig keit von der Pumpe erteilte Energie.
Bei Verwendung eines Kolbenschiebers wird jedoch ein hydraulischer Servomotor zur Betäti gung des Drosselschiebers vorgesehen. Nachteilig ist auch, dass die hydraulische Kraft lediglich zum Öffnen der Durchflussöffnung verwendet wird. Das Schliessen und Drosseln des Durchflusses wird nur vom Gewicht des Servomotorkolbens und des Schie bers besorgt und diese Kraft reicht bei den gebräuch lichen kleinen Ausführungen für eine empfindliche Funktion nicht aus, insbesondere dann nicht, wenn Verunreinigungen auftreten und wenn es zu schnel len Betriebsänderungen kommt.
Bei anderen bekannten Ausführungen wird ein Servomotor in Form eines Stufenkolbens benützt, wodurch einerseits der Regler grösser und kompli zierter wird und anderseits die Zuführung der Im pulsflüssigkeit von einer Stelle her notwendig wird, an der sich der Druck der geförderten Flüssigkeit am wenigsten ändert, damit der Regelvorgang mög lichst wenig von der Änderung des Flüssigkeits druckes beeinflusst wird, welche er durch seinen Ein griff selbst hervorgerufen hat. Ausserdem ist die Stellung des Reglers den Druckänderungen in der Rückströmungsleitung ausgesetzt, da deren Druck auf die Unterseite des Schiebers wirkt.
Die angeführten Mängel sollen durch den er findungsgemässen Regler vermieden sein. Der Regler arbeitet mittels Drosselung und ist als federbelaste ter Kolbenschieber ausgebildet, der zwei Kolben aufweist und durch eine Längsbohrung gekennzeich net ist, die am oberen Ende des Schiebers mit einer aufgesetzten beweglichen Kappe verdeckt ist, die mit Öffnungen versehen und mit dem Hebel des Schwimmers verbunden ist, wobei einer der Kolben mit einer Öffnung für die Flüssigkeitszufuhr zur Längsbohrung versehen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist sche matisch auf der beigefügten Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Regler und Fig.2 einen teilweisen Schnitt durch eine Rück strömungseinrichtung.
Die Flüssigkeit wird aus dem Behälter 1 durch eine Pumpe 2 abgesaugt und durch eine Rohrlei tung 3 zum Regler 4 hin gefördert. Die Schwimm kammer 5 ist mit dem über dem Niveau befindlichen Raume durch ein Rohr 7 und mit dem unter dem Niveau befindlichen Raume durch ein Rohr 6 ver bunden. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Schwimmer 8 direkt im Behälter 1 unterzubringen, ohne Benützung der Schwimmerkammer 5 und der Rohre 6, 7. Die durch die Pumpe 2 geförderte Flüssigkeit fliesst durch Öffnungen 9 der Büchse 10 in den Kolbenschieber 11.
Ein Teil der Flüssigkeit fliesst durch die kalibrierte Bohrung 12 in den Raum unterhalb des Schiebers 11 und von da durch die Längsbohrung 13 des Schiebers 11 in die Öffnungen 14. Diese Öffnungen 14 werden von der Kappe 15 überdeckt, welche ihrerseits Öffnungen 16 aufweist. Die Kappe 15 ist durch einen Hebel 17 mit dem Schwimmer 8 in Verbindung. Die durch die Öff nungen 14, 16 hindurchgeströmte Flüssigkeit und die Undichtigkeitsverluste des Schiebers 11 kehren durch das Rohr 6 in den Behälter 1 zurück.
Oben stützt sich der Kolbenschieber 11 gegen die Feder 18 und lässt je nach seiner Lage Flüssigkeit durch die Öffnungen 19 der Büchsen 10 in die Rohrleitung 20 strömen. Bei steigendem Niveau hebt der Schwimmer 8 die Kappe 15 und schliesst die Öffnungen 14. Dadurch wird der Abfluss aus dem Raume unter dem Schieber 11 gedrosselt und der Druck in diesem Raume steigt, überwindet den Druck der Feder 18 und hebt den Kolbenschieber 11. Dadurch wird der Abfluss durch die Öffnungen 19 frei und das Niveau hört auf zu steigen. Bei sinkendem Niveau schiebt der Schwimmer 8 die Kappe 15 niedriger und öffnet den Abfluss durch die Öffnungen 14, 16.
Dadurch sinkt der Druck unter dem Schieber 11 und die Feder 18 drückt den Schie ber 11 niedriger, drosselt demnach den Abfluss durch die Öffnungen 19 und unterbricht das Sinken des Flüssigkeitsniveaus. Der Regler 4 kann überdies mit einer weiteren Rückströmungsöffnung 22 versehen sein (Fig.2), durch welche man bei kleinen Durchflüssen einen Teil der Flüssigkeit durch die Rohrleitung 23 in den Behälter 1 zurückfliessen lassen kann, wenn der Betrieb es erfordert. Die Rückströmung wird dabei von der unteren Innenkante des Schiebers 11 ge steuert.
Ausserdem ist es möglich, mit Hilfe einer Schraube 21 den Schieber 11 im Falle einer Be schädigung des Schwimmers 8 oder bei einer erfor derlichen Entleerung des Behälters 1 von Hand zu betätigen.
Bei dem beschriebenen Regler bleiben alle Vor züge der angeführten Vorschläge gewahrt. Er hat keine Stopfbüchsen, wird von keinen veränderli chen, von der Durchflussmenge abhängigen Kräften beeinflusst, nützt die Energie der Flüssigkeit als Verstellkraft aus und erfordert keine besondere Pumpe für seinen Betrieb. Ausserdem vereinfacht er die Konstruktion dadurch, dass die untere Fläche des federbelasteten Schiebers als bewegende Fläche benützt wird. Durch die Verwendung eines feder belasteten Kolbenschiebers sind die Verstellkräfte in beiden Bewegungsrichtungen gleich und vom Ge wicht unabhängig.
Des weiteren wird durch die Verwendung der Feder und durch das Drosseln des Abflusses aus einem Raume, in den die Flüssigkeit durch eine kalibrierte Öffnung zufliesst, die Rege lung praktisch unabhängig gemacht von Druckän derungen der Flüssigkeit vor und hinter dem Regler. Der Hub des Schiebers ist nur durch die Kennlinie der Feder gegeben. Die kalibrierte Öffnung wirkt wie eine Blende, welche praktisch stets die gleiche Flüssigkeitsmenge durchlässt, die sich bei Druck änderungen vor der Blende nur unmerklich ändert.
Hydraulic level regulator on pump systems To regulate the level of a liquid that is sucked in by a pump from a collecting tank, backflow regulators or throttle regulators are used.
The backflow regulators allow some of the liquid to flow back into the container so that the pump constantly develops its full capacity. If a larger amount of liquid flows into the container, the regulator allows a smaller amount to flow back and with a smaller inflow, the return flow is greater. This regulation is unfavorable because the pump constantly has the greatest power requirement, even with the lowest power. Another disadvantage is that the regulation of the pump has to be made in such a way that the backflow never stops completely, because then the liquid circulation would not be regulated.
This leads to the choice of an unnecessarily large pump, which constantly has a greater power requirement than would be necessary.
The throttle regulator throttles the outflow from the pump according to the inflow into the container. It works economically because the pump is only loaded as much as necessary.
Both types of controller are operated either mechanically or hydraulically.
Mechanical regulators are most commonly used, in which a float actuates a throttle device by means of levers and ropes and thus regulates the flow of liquid. With this type of control, the use of stuffing boxes is unavoidable and that means a reduction in the sensitivity of the control process. The only force available to operate the control is the buoyancy or the weight of the float, reduced by the friction losses in the stuffing boxes and influenced by the variable hydraulic forces that act on the throttle body. Most of the time, this force is not sufficient to achieve a reliable regulation, so that frequent interventions by hand, z. B. replacement of counterweights and the like, are necessary.
In the known designs of hydraulic regulators, the influence of the variable forces on the throttle valve is mostly eliminated by using a piston valve and reducing the use of stuffing boxes to a minimum or completely avoiding them. The energy given to the liquid by the pump generally serves as the source of the adjustment force.
When using a piston valve, however, a hydraulic servo motor is provided for Actuating the throttle valve. Another disadvantage is that the hydraulic force is only used to open the flow opening. The closing and throttling of the flow is only done by the weight of the servomotor piston and the slide and this force is not sufficient for a sensitive function in the small customary versions, especially not when contaminants occur and when there are rapid changes in operation.
In other known designs, a servo motor in the form of a stepped piston is used, which on the one hand the controller is larger and more compli ed and on the other hand the supply of the pulse liquid is necessary from a point where the pressure of the pumped liquid changes the least, so that the The control process is influenced as little as possible by the change in the fluid pressure that it has caused itself through its intervention. In addition, the position of the regulator is exposed to the pressure changes in the return line, as the pressure thereof acts on the underside of the slide.
The specified deficiencies should be avoided by the regulator according to the invention. The regulator works by means of throttling and is designed as a spring-loaded piston valve ter, which has two pistons and is gekennzeich net by a longitudinal bore, which is covered at the upper end of the slide with an attached movable cap that is provided with openings and connected to the lever of the float is, wherein one of the pistons is provided with an opening for the liquid supply to the longitudinal bore.
An embodiment of the invention is shown cally on the accompanying drawings. They show: FIG. 1 a longitudinal section through the regulator and FIG. 2 a partial section through a backflow device.
The liquid is sucked out of the container 1 by a pump 2 and conveyed through a Rohrlei device 3 to the controller 4. The swimming chamber 5 is ver with the above the level space by a pipe 7 and with the space below the level by a pipe 6 connected. Of course, it is also possible to accommodate the float 8 directly in the container 1 without using the float chamber 5 and the pipes 6, 7. The liquid conveyed by the pump 2 flows through openings 9 of the sleeve 10 into the piston valve 11.
Part of the liquid flows through the calibrated bore 12 into the space below the slide 11 and from there through the longitudinal bore 13 of the slide 11 into the openings 14. These openings 14 are covered by the cap 15, which in turn has openings 16. The cap 15 is connected to the float 8 by a lever 17. The liquid which has flowed through the openings 14, 16 and the leakage losses of the slide 11 return through the pipe 6 into the container 1.
At the top, the piston valve 11 is supported against the spring 18 and, depending on its position, allows liquid to flow through the openings 19 of the bushings 10 into the pipeline 20. As the level rises, the float 8 lifts the cap 15 and closes the openings 14. This throttles the outflow from the space below the slide 11 and the pressure in this space rises, overcomes the pressure of the spring 18 and lifts the piston slide 11. the drainage through the openings 19 is free and the level stops rising. When the level drops, the float 8 pushes the cap 15 lower and opens the drain through the openings 14, 16.
As a result, the pressure under the slide 11 drops and the spring 18 pushes the slide 11 lower, thus throttling the outflow through the openings 19 and interrupting the drop in the liquid level. The regulator 4 can also be provided with a further backflow opening 22 (FIG. 2) through which part of the liquid can flow back through the pipeline 23 into the container 1 when the flow rate is small, if the operation requires it. The return flow is controlled by the lower inner edge of the slide 11 ge.
It is also possible to operate the slide 11 by hand with the aid of a screw 21 in the event of loading damage to the float 8 or when the container 1 is emptied.
In the case of the controller described, all advantages of the suggestions made are preserved. It has no stuffing boxes, is not influenced by any changeable forces dependent on the flow rate, uses the energy of the liquid as an adjusting force and does not require a special pump for its operation. It also simplifies the construction in that the lower surface of the spring-loaded slide is used as a moving surface. By using a spring-loaded piston valve, the adjustment forces are the same in both directions of movement and are independent of the weight.
Furthermore, by using the spring and by throttling the outflow from a space into which the liquid flows through a calibrated opening, the regulation is made practically independent of changes in pressure in the liquid upstream and downstream of the regulator. The stroke of the slide is only given by the characteristic curve of the spring. The calibrated opening acts like a diaphragm, which practically always lets through the same amount of liquid, which changes only imperceptibly with changes in pressure in front of the diaphragm.