DE1453501A1 - Hydraulisch betaetigte Kolbenpumpe - Google Patents

Description

VATB MTAlTWAI.* Dipl.ing. B. HOLZBB i/ cqcni

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■ 89 Augsburg, den 7. April 1964

F.N.R.D. Limited, 1 Tilney Street, London W. 1, England

Hydrauliscli betätigte Kolbenpumpe

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Förderung von Stoffen mittels hydraulisch betätigter Kolbenpumpen. Da in einer derartigen Pumpe das Arbeitsmittel zur Betätigung der Kolben im allgemeinen nicht dem zu fördernden Stoff gleich ist, wird im folgenden zweckmäßigerweise das Arbeitsmittel mit "öl" bezeichnet, obwohl es sich nicht notwendigerweise um öl handeln muß, während das gepumpte Medium als "der zu fördernde Stoff" bezeichnet wird. Hierdurch sind jedoch nicht solche Fälle ausgeschlossen, bei denen die beiden Stoffe einander tatsächlich gleich sind.

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Die Erfindung betrifft insbesondere Kolbenpumpenanlagen, die eine Anzahl von hydraulisch betätigten Einzelpum*- pen aufweisen. Während des Betriebes wird bekanntlich dem Kolben einer Pumpe jeweils für .jeden Förderhub Drucköl zugeführt. Obwohl sich die wirksame Kolbenoberfläche auf der Seite des Drucköles von der wirksamen Kolbenfläche auf der Seite des zu fördernden Stoffes, beispielsweise um die von einer Kolbenstange eingenommene Fläche unterscheidet, ist die jeweils benötigte Druckölmenge ungefähr der mit jeweils einem Förderhub von jedem Kolben geförderten Stoffmenge gleich. Bei Parallelbetrieb der Pumpen erfordert jede Pumpe ihre eigene Druckölmenge und aus diesem Grunde sind normalerweise jeweils Vielfache der für eine Pumpe erforderlichen Druckölmenge notwendig.

Zweck der Erfindung ist es,· die für die Förderung einer gegebenen Stoffmenge mittels zueinander parallel liegender hydraulisch betätigter Kolbenpumpen benötigte Druckölmenge herabzusetzen.

Demgemäß geht die Erfindung von einer hydraulisch betätigten Kolbenpumpenanlage mit mehreren Einzelpumpen aus, die jeweils auf der Einlaßseite und auf der Auslaßseite zueinander parallel geschaltet sind und die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zur Betätigung der Einzelpumpen

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dienenden Druckmittelzweigen Verbindungselemente eingeschaltet sind, welche eine Betätigung der ganzen Pumpe im wesentlichen mit der zur Betätigung einer Einzelpumpe benötigten Druckmittelmenge gestatten. Hierzu ist ein zur Betätigung des Kolbens einer Einzelpumpe dienender Druckmittelzweig zu dem Druckmittelzweig bzw. den Druckmittelzweigen aur Betätigung des Kolbens bzw. der Kolben der jeweils ande- ■ ren Einaelpumpen in Reihe geschaltet. Auf diese Weise wird für eine gegebene, zugeführte Druckölmenge die Förderleistung der Pumpenanordnung erhöht.

Weiterhin wird erfindungsgemäß eine hydraulisch betätigte Kolbenpumpenanordnung mit zwei Einzelpumpen vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden Einzelpumpen auf der Einlaßseite und auf der Auslaßseite für den zu fördernden Stoff jeweils an eine gemeinsame Sammelleitung angeschlossen sind, daß ferner eine Druckmittelzuführung für die Betätigung des Kolbens der einen Einzelpumpe und eine entsprechende Druckmittelabführung von dieser einen Pumpe vorgesehen sind, daß weiter von dieser Druckmittelabführung eine die Druckmittelzweige der beiden Einzelpumpen zueinander in Reihe schaltende Verbindungsleitung an eine Druckmittelzuführung für die Betätigung des Kolbens der anderen Einzelpumpe geführt ist und daß schließlich eine Druckmittelabführung von dieser anderen Pumpe weg vorgesehen ist.

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Handelt es sich, bei den Kolbenpumpen um einfachwirkende oder um einfach doppeltwirkende Pumpen, so weist der Förderstrom ^eder Pumpe in der gemeinsamen Auslaßleitung wegen der Bewegungsumkehr des Kolbens bzw. der Kolben Unterbrechungen auf. Es ist daher wünschenswert, Einrichtungen vorzusehen, weiche eine gleichförmige Förderung sicherstellen. Derartige Einrichtungen sind bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden. Zusätzlich tritt, wenn die beiden Pumpen nicht genauestens synchronisiert sind, die Schwierigkeit auf, daß durch das Hubende jeweils einer Pumpe der Druckölstrom in beiden Pumpen unterbrochen wird, wodurch natürlich möglicherweise die Unterbrechungen des DruckölZustromes zu den beiden Pumpen verdoppelt werden. Sind mehr als zwei Pumpen vorgesehen, so können die Unterbrechungen entsprechend · häufiger werden. Aus diesem Grunde ist es auch hier wünschenswert^ Einrichtungen, wie sie bereits ebenfalls an anderer Stelle vorgeschlagen worden sind, vorzusehen, welche einen gleichförmigen Druckölzustrom zu den einzelnen Pumpen sicherstellen. Vorzugsweise handelt es sich jeweils um doppeltwirkende Kolbenpumpen mit gekoppelten Kolben, welche abwechslungsweise fördern. Eine derartige Pumpenanordnung ergibt eine sehr gedrängte Bauweise, weil manche Teile der Betätigungseinrichtung für die Kolben nicht doppelt vorgesehen zu sein brauchen.

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Ist der zu fördernde Stoff stark korrosiv oder enthält er eine Suspension von schleifmittelartigen Feststoffen, so kann eine Korrosion oder ein übermäßiger Verschleiß der Kolben oder der ihnen zugeordneten Zylinder dadurch vermieden werden, daß jeder Kolben auf den zu fördernden Stoff durch Bewegung einer Membran einwirkt, welche sich auf derjenigen Seite des Kolbens befindet, die von der mit Drucköl beaufschlagten Seite abgewendet ist und welche von dem Kolben mittels eines im wesentlichen unveränderlichen, abgeschlossenen Volumens einer Betätigungsflüssigkeit getrennt ist.

Es zeigt sich, daß bei einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe der Druck des Drucköles für die Betätigung der ersten Einzelpumpe an deren Einlaß ungefähr ein entsprechendes Vielfaches von'dem Druck betragen muß, der zur Betätigung der Pumpen notwendig wäre, wenn die Druckölkreise dieser Pumpen zueinander parallel lägen. In jedem Falle wird das Drucköl von einer oder mehreren öldruckpumpen bereitgestellt, welche von einem oder mehreren Antriebsmotoren einer gewissen maximalen Leistung angetrieben werden. Beicht die zur Verfugung stehende Leistung nicht dazu aus, um je nachdem, bei halbem, bei einem Drittel oder bei einem Viertel des maximalen Nenndruckes der Ölpumpen die gewünschte maximale Durchsatzmenge des zu fördernden Stoffes zu erreichen, so kann mit großem Vorteil von der Erfindung Gebrauch gemacht werden und die

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erforderliche Druckölmenge herabgesetzt werden, wobei die maximale Durchsatzmenge des zu fördernden Stoffes dann mittels der halben Druckölmenge oder je nachdem, mittels eines Drittels oder eines Viertels de.r Druckölmenge gefördert wird, während der Druck jedoch immer noch unter dem maximalen Fenndruck bleibt.

Besteht die Möglichkeit, daß eine Verunreinigung des Drucköles durch Mischung mit dem zu fördernden Stoff auftritt, wenn eine zwischen dem zu fördernden Stoff und dem Drucköl angeordnete Membran reißt, so ist es normalerweise vorteilhaft, in solchen Fällen den Druckölauslaß der zweiten Pumpe an eine, einen Gegendruck von beispielsweise 24-,6 atü führende Druckleitung anzuschließen. Dieser Gegendruck-bewirkt, daß durch jede Undichtigkeit zwischen Kolben und Zylinder stets Drucköl nach außen strömt und nicht der zu fördernde Stoff nach innen. Außerdem bewirkt der Gegendruck, daß das unveränderliche, abgeschlossene Volumen der Betätigungsflüssigkeit zwischen Kolben und Membran nicht geringer wird. Die Möglichkeit einer durch eine solche Undichtigkeit verursachten, zu starken Ausbiegung der Membran wird dadurch vermieden, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die von der Membran selbst automatisch betätigt werden und dann die Betätigungsflüssigkeit ablassen. Irgendwelche Ventileinrichtungen zur Vermeidung eines Bruches der Membran während

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erforderliche Druckölmenge herabgesetzt werden, wobei die maximale Durchsatzmenge des zu fördernden Stoffes dann mittels der halben Druckölmenge oder je nachdem, mittels eines Drittels oder eines Viertels de.r Druckölmenge gefördert wird, während der Druck jedoch immer noch unter dem maximalen Fenndruck bleibt.

Besteht die Möglichkeit, daß eine Verunreinigung des Drucköles durch Mischung mit dem zu fördernden Stoff auftritt, wenn eine zwischen dem zu fördernden Stoff und dem Drucköl angeordnete Membran reißt, so ist es normalerweise vorteilhaft, in solchen Fällen den Druckölauslaß der zweiten Pumpe an eine, einen Gegendruck von beispielsweise 24-,6 atü führende Druckleitung anzuschließen. Dieser Gegendruck-bewirkt, daß durch jede Undichtigkeit zwischen Kolben und Zylinder stets Drucköl nach außen strömt und nicht der zu fördernde Stoff nach innen. Außerdem bewirkt der Gegendruck, daß das unveränderliche, abgeschlossene Volumen der Betätigungsflüssigkeit zwischen Kolben und Membran nicht geringer wird. Die Möglichkeit einer durch eine solche Undichtigkeit verursachten, zu starken Ausbiegung der Membran wird dadurch vermieden, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die von der Membran selbst automatisch betätigt werden und dann die Betätigungsflüssigkeit ablassen. Irgendwelche Ventileinrichtungen zur Vermeidung eines Bruches der Membran während

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geführt und an einen Schieber 15 angeschlossen, durch welchen die Betätigung der Pumpe 2 gesteuert wird. Der Druckölauslaß aus der Pumpe 2 ist über eine Leitung 16 an den ölrücklauf 17 angeschlossen, von wo aus das Drucköl mit

einem Druck von ungefähr 24,6 atü zur Wiedereinspeisung in den ölumlauf an einen Sammler abgegeben wird. Die Schieber 11 und 15 werden jeweils von Steuerventilen 18 bzw. 19 betätigt, welche jeweils am Ende des Saughubes der entsprechenden Kolben in der in der Zeichnung angedeuteten Weise gesteuert werden. Die Steuerventile steuern eine gesonderte Zufuhr von Steuerdrucköl zu entweder dem einen oder dem anderen Ende des jeweils einer Pumpe zugeordneten Schiebers und bewirken eine Strömung des zur Betätigung der Pumpen dienenden Drucköles in entsprechender Weise entweder zu dem einen oder dem anderen Pumpenkolben, wobei-der Druck des Drucköles in zwei nahezu gleichen-schritten um ungefähr

140,6 atü abfällt, und zwar in der Pumpe 1 von 165»2 atü auf ungefähr 94,9 atü und in der Pumpe 2 von ungefähr 94,9 atü auf 24,6 atü, so daß von jeder Pumpe mit einem Förderdruck von ungefähr 70)3 atü in die gemeinsame Auslaßleitung 3 eingespeist werden kann. Die Wirkungsweise der vorgespannten Hilfskolben 20 und 21 mit den ihnen zugeordneten, durch " eine Membran geteilten Kammern 22 und 23, welche dazu dienen, die Gleichförmigkeit der Förderung des zu fördernden Stoffes an die Auslaßleitung 3 und die Gleichförmigkeit der

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Druekölaufnahme aus den Leitungen 9 und 14- sicherzustellen, ist an einer oben bereits erwähnten anderen Stelle beschrieben worden.

Diese Merkmale haben jedoch keine unmittelbare Beziehung mit der vorliegenden Erfindung.

Die Zeichnung zeigt außerdem noch Sperrventile und Ereatzleitungen, welche, wie ebenfalls bereits an anderer Stelle vorgeschlagen, durch Umstellung des Ventiles 13 und Veränderung der Anschlüsse für Hochdrucköl und für den ölrücklauf eine Umstellung des Systems ermöglichen, wodurch wahlweise auch die Pumpe 2 mit hohem Druck betätigt werden kann, so daß ein gleichmäßiger Verschleiß des ganzen Systems erzielt wird. Dies geschieht, weil sonst die ständig mit hohem Druck beaufschlagte Betätigungseinrichtung für die Pumpe 1 einem größeren Verschleiß ausgesetzt wäre als die Betätigungseinrichtung für die Pumpe 2. Eine derartige Umstellmöglichkeit ist jedoch nicht unbedingt notwendig.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   /Ti Hydraulisch betätigte Kolbenpumpenanordnung mit mehreren Einzelpumpen, die Jeweils auf der Einlaßseite und auf der Auslaßseite zueinander parallel geschaltet sind, daduroh gekennzeichnet, daß zwischen den zur Beaufschlagung der Einzelpumpen dienenden Bruckmittelkreisen (10, 11, 12 und 14, 15, 16) Verbindungselemente (13) eingeschaltet sind, welche eine Betätigung der gesamten Pumpe im wesentlichen mit der zur Betätigung des Kolbens einer Einzelpumpe benötigten Druckmittelmenge gestatten.
2. 2. Kolbenpumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Betätigung des Kolbens einer Einzelpumpe dienender Druckmittelzweig zu dem Druckmittelzweig bzw. den Druckmittelzweigen zur Betätigung des Kolbens bzw. der Kolben der jeweils anderen Einselpumpen in Seihe geschaltet, ist.
3. 3. Kolbenpumpe nano rdiiung nach Anspruch 1 oder 2, mit zwei Einzelpunpen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einzelpumpen (1, 2) auf der Einlaßseite und auf der Auslaßseite für den zu fördernden Stoff jeweils an eine gemeinsame Sammelleitung (3 bzw. 8) angeschlossen sind, daß ferner eine

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   Druckmittelzuführung für die Betätigung des Kolbens der einen Einseipumpe und eine entsprechende Druckmittelabführung von dieser einen Pumpe vorgesehen ist, daß weiter von dieser Druckmittelabführung eine die Druckmittelzweige der beiden Einzelpumpen zueinander in Reihe schaltende Verbindungsleitung an eine Druckmittelzuführung für die Betätigung des Kolbens der anderen Einzelpumpe geführt ist und daß schließlich eine Druckmittelabführung von dieser anderen Pumpe weg vorgesehen ist.
4. 4. Kolbenpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß jede der Einzelpumpen eine doppeltwirkende Pumpe mit gekoppelten Kolben für abwechselnde Förderung ist.
5. 5. Kolbenpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerelemente vorgesehen sind, welche eine Veränderung der Reihenfolge der Einzelpumpen mit Bezug auf den Fluß des Druckmittels gestatten.

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