DE125171C

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Publication number: DE125171C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 125171 KLASSE 59 a.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 28. Dezember 1899 ab.

Bekanntlich wird das Schlagen der Pumpenventile dadurch veranlafst, dafs das Ventil beim Hubwechsel durch die in Bewegung befindlichen Wassermassen und durch das Trägheitsvermögen der Ventilmasse länger als bis zum Moment des Hubwechsels offen gehalten wird, um dann durch den infolge des Hubwechsels entstehenden Druck plötzlich geschlossen zu werden.

Diesem Uebelstand versucht man gegenwärtig bei rasch laufenden Pumpen in der Weise entgegenzutreten, dafs man die Ventile durch eine Steuerung kurz vor oder im Moment des Hubwechsels plötzlich ganz oder annähernd schliefst. Hierbei wird das Saugventil durch einen am Pumpenkolben befindlichen, mit Federn versehenen Anschlag gegen Ende des Hubes geschlossen, während das Druckventil der Einwirkung einer Federbelastung unterworfen wird.

Da Pumpen mit den soeben gekennzeichneten gesteuerten Ventilen infolge der Bewegung durch die Steuerung immer nur je ein Saug- und ein Druckventil .erhalten können, welche mit :grofsem Hub arbeiten, so ergiebt sich naturgemäfs, dafs die durch den rasch bew.egten Kolben zugeschleuderten Ventile sich nicht ohne Stofs scMiefsen können.

Ein weiterer. Nachtheil besteht darin, dafs die durch den plötzlichen Ventilschlufs in ihrer Bewegung momentan beihinderten Wassermassen selbst bei Anwendung von Windkesseln ■einen Schlag auf :d.ie Rohrleitung ausüben.

■Gegenstand vorliegender Erfindung bezweckt, die Massenwirkung des Wassers auf die Ventile und Rohrleitungen. gegen Ende des Pumpenhubes allmählich ganz aufzuheben und im Moment des Hubwechsels bezw. während ,des Wechsels in der Saug- und Druckperiode eine der vorhergegangenen Massenwirkung -des Wassers entgegengesetzte Wirkung auf die Ventile auszuüben, die den sicheren Abschlufs derselben unabhängig von der Bewegung des Pumpenkolbens bewirkt.

Auf diese Weise wird, der in mafsgebenden Fachkreisen als erstrebenswerth hingestellte sogen, »ideale Zustand« der Ventilwirkung thatsächlich erreicht, welcher bekanntlich darin bestehen soll, dafs das Ventilgewicht jederzeit dem Druck der durchströmenden Flüssigkeit das Gleichgewicht hält, mithin das Ventil stets schwebend erhalten wird und eine unimittelbare Hubbegrenzung gar nicht erfordert. Hiernach würde also der Ventilhub mit der Durchflufsgeschwindigkeit wachsen bezw. abnehmen und am Ende jedes Kolbenhubes selbstthätig nur durch .den Einflufs des Ventilgewichtes wieder zu Null werden. .

Die vorliegende Vorrichtung ist auf beiliegender Zeichnung in den Fig. 1 und 2 als einfach wirkende Pumpe und in den Fig. 3 bis 6 als doppelt wirkende Pumpe dargestellt. Die erste Ausführungsform nach Fig. r und 2 besteht aus den gesteuerten Kolben z¹ und z², von denen sich ersterer auf der Saugseite, letzterer auf der Druckseite der Pumpe ,befindet. Dieselben schliefs.en gegen Ende des Pumpenhub.es allmählich ■ die mit Saugwindkessel m¹ versehene Saugleitung ν bezw. die mit dem Druckwindkessel »2² durch Rohr 0 und Oeffnungen r des Cylinders q verbundene Druck

leitung w ab.

(2. Auflage, ausgegeben am 75. Oktober igos.) Die Kolben .1¹P werden entweder durch den Haup.tkol-b.en direct oder indirect (mit Hebelübersetzung) oder durch ,eine Dampfsteuerung (für direct wirkende Dampf-

pumpen) oder, wie gezeichnet, durch Excenter t¹ bezw. f^? bewegt, die entweder mit der Kurbel c¹ laufen oder derselben nacheilen. Letzteres ist jedenfalls richtiger, weil dann auch während bezw. kurz nach dem Hubwechsel noch eine den Schlufs der Ventile bethätigende Wirkung ausgeübt wird.

Die Wirkungsweise der gekennzeichneten Vorrichtung ist demnach folgende:

Gegen Ende der Saugperiode, also vor der höchsten Stellung des in del· Stopfbüchse δ geführten Pumpenkolbens c, welcher von der bei /¹Z² gelagerten Welle e unter Vermittelung der Kurbel c¹ und Pleuelstange d seine Hubbewegung empfängt, bewegt sich der Kolben i¹ im Cylinder h nach oben und schliefst allmählich die Saugkanäle s. Dadurch wird die die Ventile^/ durchfliefsende Wassermenge und damit auch die Oeffnung der Ventile f dem oben erwähnten Idealzustand entsprechend vermindert. Im Moment des Abschlusses der Kanäle s durch den Kolben z'¹ wird der Druck über und unter den Ventilen f ausgeglichen; letztere können sich somit durch ihr Eigengewicht schliefsen. Um jedoch einen ganz sicheren Abschlufs der Ventile f zu erzielen, läfst man während des Hub wechseis von c den Kolben P sich noch weiter nach oben bewegen, wodurch unterhalb der Ventile f im Raum η ein Minderdruck erzielt wird, welcher einen raschen Schlufs derselben bewirkt, falls der Schlufs der Ventile nicht durch deren Eigengewicht bereits erfolgt ist. Der Moment des Abschlusses der Kanäle s läfst sich durch Verlängerung oder Verkürzung der Kolbenstange k^l beliebig einstellen.

Beim Anfang der Saugperiode öffnen sich die Ventile / selbsttätig, wobei eine unmittelbare Hubbegrenzung zwar nicht direct erforderlich ist, da sich der Ventilhub gegen Ende des Pumpenhubes durch die Verengung des Wasserzutritts vermindert. Jedoch dürfte es sich als zweckmäfsiger herausstellen, die Ventile mit losen Federn zu versehen, die erst bei gröfserer Oeffnung der Ventile zur Wirkung kommen und dann der Massenwirkung des Ventilgewichtes entgegenarbeiten.

Das Ventil ρ des Kolbens z'¹ soll verhindern, dafs der Kolben z'¹ beim Niedergange einen Druck unterhalb der Ventile / ausübt, bevor die Kanäle s geöffnet sind.

Während der Druckperiode wird der Kolben z'² im Cylinder q durch Excenter i² und Kolbenstange k² kurz vor der tiefsten Stellung des Pumpenkolbens c nach unten bewegt und schliefst allmählich die Kanäle r, wodurch die Ventile g ihren Hub vermindern und beim Abschlufs der Kanäle r auf ihren Sitz zurückfallen, während der Raum oberhalb des Kolbens z² durch Kanäle y in steter Verbindung mit dem Raum u und dem Druckrohr w bleibt.

Zur Beschleunigung des Ventilschlusses dient die Weiterabwärtsbewegung des Kolbens z'², wodurch oberhalb der Ventile g ein Ueberdruck entsteht. Die sich gegen Bund \ stützende Feder χ dient dazu, bei zu grofsem Ueberdruck eine Sicherheit gegen das Zersprengen der Pumpe zu erzielen, indem sich dann der Kolben z² hebt und das geprefste Wasser durch Kanäle r wieder entweichen läfst. Diesem Zersprengen der Pumpe kann natürlich auch in anderer Weise, z. B. durch Anordnung eines besonderen Sicherheitsventils vorgebeugt werden.

Es'ist selbstverständlich, dafs die vorstehend gekennzeichneten Mittel zur Ermöglichung hoher Umlaufszahlen nicht allein für einfach wirkende Pumpen, wie gezeigt, sondern auch für doppelt wirkende in ganz ähnlicher Weise Anwendung finden können, und ist in den Fig. 3 bis 6 die entsprechende Ausführungsform für doppelt wirkende Pumpen zur Darstellung gebracht.

Der sich nach aufwärts bewegende Pumpenkolben ι (Fig. 3) saugt durch die Saugventile 7, 7 Wasser an. Bevor er jedoch seinen Hub vollendet hat, beginnt der die Schlitze 6 inzwischen überdeckende Kolben 3 unterhalb der Saugventile zu saugen, wodurch der rechtzeitige Schlufs derselben besorgt wird. Bei seiner Abwärtsbewegung saugt der Pumpenkolben ι das Wasser durch die Saugventile 8,8 und Schlitze 5, bis auch in diesem Falle vor Beendigung des Hubes unterhalb der Saugventile durch Schlitze 4 hindurch eine Saugwirkung seitens des nun die Schlitze 5 überdeckenden Kolbens 2 ausgeübt wird.

Während, der Druckperiode (Fig. 5) drückt der Pumpenkolben 1 beim Abwärtsgange das Wasser durch die Druckventile'13, 13 in einen an den Stutzen 15 angeschlossenen Windkessel bezw. durch Schlitze 11 in die Druckleitung. Kurz vor Beendigung des Hubes jedoch wird seitens des die Schlitze 11 nunmehr überdeckenden Kolbens 9 oberhalb der Druckventile 13 eine Druckwirkung ausgeübt, welche das rechtzeitige Schliefsen derselben begünstigt. Beim Aufwärtsgange drückt der Pumpenkolben das Wasser durch die Druckventile 12, 12 in den Windkessel 14 bezw. durch Schlitze 10 in die Druckleitung, bis kurz vor Beendigung des Hubes eine Druckwirkung oberhalb der Druckventile 12 seitens des die Schlitze iq überdeckenden Kolbens 9 erfolgt.

Die Steuerung der Pumpenkolben 2, 3 und 9, welche auch in diesem Falle dem Pumpenkolben ι etwas nacheilen, kann in der vorher angedeuteten Weise unter Benutzung geeigneter Mittel leicht-erreicht werden. In Fig.. 6 wird die Bewegung durch Welle 22 und die mit derselben verbundenen Kurbeln 19, 20 eingeleitet, welch letztere mittelst Pleuelstangen .auf die Kolbenstangen 16 bezw. 17.' wirkeri. -Von

der Welle 22 wird die Bewegung mittelst der Zahnräder 24 und 25 auf Welle 23 und Kurbel 21 .übertragen, welch letztere dieselbe an die Pleuelstange der Kolbenstange 18 weitergiebt. Der Vortheil der vorliegenden Pumpe besteht darin, dafs man dieselbe mit grofser Hubzahl arbeiten lassen kann, ohne durch das bei gewöhnlichen Pumpen durch Erhöhung der Hubzahl auftretende Schlagen der Ventile behindert zu werden. Die hohe Hubzahl ermöglicht, mit verhältnifsmäfsig kleinen und daher billigen, aufserdem wenig Raum beanspruchenden Pumpen grofse Wassermengen zu fördern. Ferner gestattet die vorliegende Vorrichtung den directen Antrieb der Pumpen durch Elektromotoren, durch raschlaufende Transmissionen und durch ökonomische, schnelllaufende Dampfmaschinen ohne jedes Vorgelege. Die Pumpen selbst haben guten Nutzeffect, da dieselben Kolben-Pumpen mit präcisem Ventilschlufs sind.

Schliefslich kann die Leistung bereits vorhandener Pumpen durch Anbringung obiger Vorrichtung erhöht oder die Abnutzung bezw. das Schlagen der Ventile vermindert werden.

Claims

Patent-An Spruch:
Kolben-Pumpe für hohe Umlaufszahlen, dadurch gekennzeichnet, dafs zur Erzielung eines geräuschlosen Ventilschlusses vor den Saugventilen / (Fig. 1) bezw. 7 und 8 (Fig. 3) ein sich in einem Cylinder bewegender Kolben 2¹ (Fig. 1) bezw. 3, 2 (Fig. 3) eingeschaltet ist, welcher derart gesteuert wird, dafs derselbe gegen Ende der Saugperiode der Pumpe die Saugkanäle 5 (Fig. 1) bezw. 6, 5 (Fig. 3) absperrt und dafs die Saugventile/(Fig. 1) bezw. 7 und 8 (Fig. 3) infolge der durch die Weiterbewegung des Kolbens unterhalb der Saugventile entstehenden Saugwirkung geschlossen werden, und dafs hinter den Druckventilen g (Fig. 1) bezw. 12 und 13 (Fig. 5) ein sich in einem Cylinder bewegender Kolben z² (Fig. 1) bezw. 9 (Fig. 5) eingeschaltet ist, welcher der-' art gesteuert wird, dafs derselbe gegen Ende der Druckperiode der Pumpe die Druckkanäle r (Fig.. 1) bezw. 10,9 (Fig. 5) absperrt und dafs. die Druckventile g (Fig. 1) bezw. 12, 13 (Fig. 5) infolge der durch die Weiterbewegung des Kolbens oberhalb der Druckventile entstehenden Druckwirkung geschlossen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.