DE1728148A1 - Hubkolbenpumpe fuer siedende Fluessigkeiten - Google Patents
Hubkolbenpumpe fuer siedende FluessigkeitenInfo
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Description
- Hubkolbenpumpe für siedende Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe für siedende bzw. nahezu siedende FlÜssigkeiten, insbesondere fUr bei tiefer Temperatur verflUssigte Gase, die als bekannte Merkmale dieses Pumpentyps ein im Pumpengehäuse angeordnetes Flüssigkeitsbad, eine Flüssigkeitszuführungsleitung zu diesem und eine Ab- gasleitung aus diesem, mindestens einen Förderhubraum und eine Flüssigkeitsförderleitung von diesem aufweist., wobei der Förderhubraum mit selbsttätig arbeitenden Ventilen versehen sein kann. Ganz allgemein gesehen, ist die im Hubkolbenmaschinenbau erzielte Leistungssteigerung zurückzuführen auf eine wesentli-
ei r,-e ehe Erhöhung der Drehzahl die insgesamt durch Vielzahl fort- schrittlicher Einzelheiten ermöglicht wurde. Eine gleicharti- - Als erfindungsgemäße Lösung wird vorgeschlagen, zwischen dem Flüssigkeitsbad und der Abgaaleitung eine Flüssigkeitssperreinrichtung anzuordnen und jedem Förderhubraum einen im Flüssigkeitsbad untergebrachten Ladehubraum vorzuordnen, dessen Hubvolumen mindestens gleich groß dem und dessen Verhältnis von Bohrung zu Hub größer als das des.Förderhubraumes ist und von dem eine Überströmleitung zum Förderhubraum führt.
- Die FUllungsverhältnisse im Hubzylinder und damit die Fördermenge einer Pumpe sind abhängig von den in der ZufUhrungsleitung und im Pumpengehäuse herrschenden Druck- und.Temperaturverliältnissen, bzw. deren Änderung, wobei eine insbesondere beini Saughub einsetzende, durch eine mit einer Erhöhung der Strömungsgesch-windigkeit verbundene Druäkabnahme hervorgerufene Verdampfung in letzterem die Füllungsverhältnisse ungünstig beeinflußt. Mit der Pumpendrehzahl wächst die Beschleunigung beim SaugL-lub und dantit der Druckabfall der anzusaugenden Flüssigkeitsmenge. Ist diese Flüssigkeitsmenge der Zuführungsleitung entnommen, so ist die Flüssigkeitssäule in dieser bei jedeai Saughub zu beschleunigen, wodurch infolge des Druckabfalls bei jedem Saughub eine Verdampfung einsetzen kann; die dabei gebildete Dampfmenge ist durch die Abgasleitung abzuführen. Mit der Flüssigkeitssperreinrichtung ist nunmehr erreichbar, daß die beschleunigte Flüssigkeitssäule in der Zuführungsleitung ein Nachströmen zum Flüssigkeitsbad und damit eine die Dampfbildung hindernde Druckerhöhung in diesem bewirkt und ein Flüssigkeitsverlust durch Einströmen von Flüssigkeit in die Abgasleitung vermeidbar ist. Als weitere Maßnahmen zur Erhöhung der effektiven Fördermenge dient der im Flüssigkeitsbad untergebrachte, jedem Förderhubraum vorgeordnete Ladehubraum, dessen Hubvolumen mindestens gleich groß dem und dessen Verhältnis von Bohrung zu Hub größer als das des Förderhubraums ist. Diesem Lade.hubraum können gegenüber einem unmittelbar aus dem Flüssigkeitsbad ansaugenden Förderhubraum wesentliel,-- bes, sere Einströmeigenschaften gegeben werden, wodurch eine angestrebte DrehzahlerhÖhung und eine vollkoi,in,ene FÜllung des Förderhubrauws ermöGlicht werden. !-"ei einer zweckmäßigen Ausbildung kann die Flüssigkei-tszufÜhrungsleitung unterhalb des Flü.,#-sigkeitsspiegels im Flüssigkeitsbad ein,ijünden und oberhalb desselben ein Gaspolster als Pufferraum angeordnet sein. Dadurch können die Geschwindigkeitsunterschiede der Flüssigkeitssäule in der Zuführungsleitung In günstiger Weise ver-ringert werden. Zweckmäßigerweise kann däbei die Flüssigkeitssperreinrichtung vom Flüssigkeitsspiegel im Flüssigkeitsbad steuerbar sein. Um auch die Geschwindigkeit in der FlüssigkeitsfÖrderleitung zu vergleichmäßigen, kann zweckmäßigerweise zwischen dem Förderhubraum und der Flüssigkeitsförderleitung ein Pufferbehälter eingeschaltet sein. Dieser Pufferbehälter kann vorteilhafterweise so ausgebildet sein, daß er ein Gaspolster aufweistg zu dessen Bildung und Erhaltung an seinem oberen Teil eine einen 1,lärt-.ieeinfall gestattende Stelle angeordnet ist.
- Soll die Förderrienge einer Hubkolbenpumpe regelbar sein, ist es bisher üblich, die Drel--zahl init Hilfe stufenlos regelbarer Motoren oder Getriebe k;u verändern oder eine Verstelleinrichtunc für den Hub der Pumpe vorzusehen. Bei der erfindungsgemäßen hubkolbenpumpe ist in vorteilhafter Weise eine Fördermengenregelbarkeit dadurch erzielbar, daß eine ##'inriciitunb zur steuerbaren Verminderung der effektiven Ladehubmenge vorgesehen ist. DJese C) L Einrichtung ist in vorteilhafter leise wesentlier einfacher ausführbar als eine der bekannten Regelungen. Bei einer zweckwä3LLen Ausführung kann in aer Überströmleitung eine Vorrichtung zur Verminderung der effektiven Überströmmenge, wie ein j-Wege-Eahn mit einer Ableitung zum Flüssigkeitsbad vorgesehen sein. Bei einer anderen vorteilhaften Ausbildung kann am Ladehubraum eine Einrichtung zur Verminderung der effektiven Ladehubmenge, wie steuerbare Auslaßschlitze an seiner Zylinderbüchse, vorgesehen sein. Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung kann die Überströmleitung vor dem Fördernubraum mit einem Rückschlagventil versehen sein. Dieses Rückschlagventil kann in Richtung "Schließen" federbelastet sein und desweiteren kann dabei eine Federkraftverstelleinrichtung vorgesehen sein. Außerdem kann in zweckmäßiger Weiterbildung in der Überströmleitung ein zu uem Flüssigkeitsbad öffnendes Überdruckventil angeordnet sein.
- Eine baulich besonders günstige, bei hoher Drehzahl eine große Föruarmenge ergebende Hubkolbenpumpe ist gekennzeichnet durch einen Goppeltwirkenden Doppelstufenkolben, dessen verjüngte Enden je einen Förderhubraum abschließen und mit den angesetzten Stufen je einen zylinderringfürmigen Ladehubraum gestalten und mit Überströmkanälen von den Ladehubräumen zu den gegenaberliegenden Förderhubräumen. Diese Ausbildung hat bei dem Vorteil nur einen einzigen zu bewegenden Kolben aufzuseisen, zwei abwechselnd arbeitende Förierhubräuse und unmit eine weitgehend ausgeglichene Föruernenge. Eine weitere Zünstige Bauart einer Hubkelbenpunge ist gekennzeichnet durch eine stehende Zylinderanordnung mit einen in Flüssigkeitsbaa tiefliegenden Ladehubraum und einen von außerhalb lerselben geführten und von oben angetriebenen Kolbenstangen bewegten Stufenkolben und einer Überströmleitung in demzelben. Diese Bauart hat unter anderew die Vorteile, daß nie Flüssigkeit von eben in den Ladehubraum einfallen kann, wudurch eine besonders günstige Ausdampfung erzielbar ist, daß der Förderhubraum zumindest teilweise vom Gasraum Über der Flüssigkeit im Flüssigkeitsbad umgeben ist, wodurch eine Wärmeübertragung an die Flüssigkeit im Flüssigkeitsbad herabgesetzt ist und daß wie von außen kommenden Kolbenstangen in den Gasraum eintreten, wodurch Me durch den Wärmeeinmarsch längs der Kolbenstangen verursachten Verdampfungsverluste ganz erheblich vermindert sind. Bei einer besonders vorteilhaften Einrichtung zur Fördermengenregelung ist um die einen Ladehubraum'bildende, mit Einla3schlitzen versehene Zylinderbuchse ein Drehschieber zur Steuerung des Schlitzquerschnittes angeordnet. Uw beim Vorteil vergleichsweise kleiner Abmessungen eine große maximale Fördermenge zu erhalten, kann der Ladehubraum wesentlich größer als der Förderhubraum und als kombinierter Lade- und Förderhubrauni
- u -- o - -L -L `D --ein. D'e Förcieri.en-c-. Set--t --,ei --ies-ejL, Ausbildung und 1-,#er Föru(;.r.iien,-e ües FÖrüerriu-orauiiies und einer um diese verrinGer- teil Fördcruni# des kotibinierten Laüe- Förderhubraumes aus die- se.>i., durch der., FÖrcier,-iubraui#i an die Druckseite zusammien. In den Figuren sind Ausfü*t-,runt"----beispiele der erfindunisge- ii.ä#-"eil Ifubkoll)enpun.pu schet"atisch dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Hubkolbenpuiripe mit je einem Lade- und För- derhubraum in einei.i Pumpengehäuse. Fis. --- verarisc.--.aulicht eine HubkoLbenpumpe i#iit einem doppelt- wirkenden D,#ipelGtufenkGlben, der in zwei symmetrisch ange-, ordneten Laue- und Förderräumen arbeitet. Fig. 3 zeigt eine Hubkolbenpumpe in stehender AnordnunG der Lade- und Förderzylinder, deren Kolben von oben ani#etrieben sind. Fig. 1 zeigt ein PutipenEeh:cz-'Use 1, 111 dem ein Ladehubrauin und ein Förder.hubraum 3 ausgebildet sind und in dem eine An- triebsvorrichtung 4 für einen i,-.; Ladehu"i)rau.n -C- arbeitenden Kclben 5 und einen im Förderhubraum 5 arbeitenden Kolben - Während die bisherigen vergleichbaren Hubkolbenpumpen mit einer Drehzahl von etwa 100 bis 200 U/min als ausgeprochene Langsamläufer zu bezeichnen sind, können mit einer Pumpe nach dem Ausführungsbeispiel weit höhere Drehzahlen und damit die mit einer Drehzahlerhöhung bekannterweise verbundenen Vorteile erreicht werden. Diesem Ziel dienen in erster Linie die Flüssigkeitssperreinrichtung 11 in Verbindung mit dem Gaspolster über dem Flüssigkeitsspiegel 12 im Flüssigkeitsvorratsraum 8, der dem eigentlichen Förderhubraum vorgeschaltete Ladehubraum, dessen günstige Wirkung, insbesondere auf den volumetrischen Wirkungsgrad, noch dadurch erhöht ist, daß die effektive Kolbenfläche des Ladehubraumes 2 größer als die des FÖrderhubraumes j gemacht ist, wodurch in vorteilhafter se durch VerringerunG des effektiven Hubes des Ladekolbens dieser gegenüber dem Förderkolben 6 eine kleinere KolbenGeschwindigkeit und die Einlaßschlitze 13 bei grüßerem Querschnitt eine längere Einlaßdauer aufweisen, und die Anordnung eines Pufferbehälter2 17 unmittelbar hinter dem Druckventil 16. Die Flüssigkeitssperreinrichtung 11 hat weiterhin den Vorteil, daß der Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsbad 8 nicht unmittelbar von der sogenannten Vorlaufhöhe abhängig ist, wodurch zusätzliche Verdampfungsverluste vermeidbar und'die Arbeitsweise der Pumpe bei Schwankungen der Vorlaufhöhe praktisch unbeeinflußt bleiben. Jede, für die Arbeitsweise der Pumpe günstige Vergrößerung der Vorlaufhöhe verursacht beim Ausführungsbeispiel nicht die übliche Erhöhung der Verdampfungsverluste an zusätzlichen Wärmetauschflächen, wie z. B. in der Abgasleitung, und eine absinkende Vorlauf'höhe führt nicht wie Ublieh zu einer Verminderung der Fördermenge, da eine fUr die volle Fördermenge ausreichende Füllung des Ladehubraumes si- chergestellt bleibt. Außerdem ist es vorteilhaft, daß sich mittels der Fördermengenregeleinrichtung 21 im Überströmkanal 14 die effektive Ladehubmenge und damit auch die Fördermenge stufenlos und von außen leicht bedienbar bis auf Null herabsetzen läßt. Die Flüssigkeitssperreinrichtung 11 besteht im Beispiel aus einem schwimmergesteuerten Ventil, durch das jeweils soviel Dampfmenbe in die Abgasleitung entweichen kann, daß der Flüssigkeitsspiegel 12 etwa auf optimaler Höhe gehalten wird. Fi,c. 2 stellt eine doppeltviirkende Hubkolbenpumpe dar, bei der in einem Pumpengehäuse --'l je zwei symmetrisch gegenüber-..i lieGende Ladehubräume -J2a und j2b und Förderhubräume j3a und o' "jb angeordnet sind und bei der ein in an sich bekannter Weise angetriebenes Querhaupt #A einen Suufenkolben 35 an«Greibt, dessen verjüngte Enden 36a und -,;6b als Förderkolben in den Förderhubräumen --ja bzw. j;b und dessen abgesetzte Teile 35a und als Differentialkolben in den einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisenden Ladehubräumen 32a bzw. 32b arbeiten. Die die Ladehubräume -;2a und 32b bildenden Zylinderbüchsen 37a bzw. Ab sind dabei direkt in einem im Pumpengehäuse 21 untergebrachten Flüssigkeitsbad 38 angeordnet. In das Flüssigkeitsbad 38 mündet eine Flüssigkeitszuführungsleitung j9. Aus dem Flüssigkeitsbad j8 führt eine Abgasleitung 40 heraus, die mittels einer schwimmerbetätigten Flüssigkeitssperreinrichtung 41 schließbar ist, wodurch der Flüssigkeitsspiegel 42 im Flüssigkeitsbad ;8 auf einer optimalen Höhe gehalten werden k&rn. Länge der Zylinderbüchsen 37a und Ab gegen die Symmetrieachse ist wesentlich kürzer als der Hub des Kolbens .--5, so daß die Kolbenstufen 1--55a und j5b bei ihrer hin- und hergehenden Bewegung große ringförmige Einlaßquerschnitte 45a bzw. 4--'-b freigeben, durch die die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbad 38 ungehindert in die Ladehubräume ;;2a bzw. -#"2b einströmen kann. Im Kolben #5 sind Uberströmkanäle 44a und 44b angeordnet, die mit RÜckschlagventilen 45a bzw. 45b versehen sind, so daß beim Ladehub des Differentialkolbens 1515a bzw. -1-)5b, der gleichzeitig Saughub des Förderkolbens 36a bzw. -hb ist, die in den Ladehubraum j2a bzw. j2b verdrängte Flüssigkeit in den Förderhubraum 3ja bzw. 1--1-1.3b überströmen kann. Damit kann eine vollkommene Füllung der Förderhubräume #3a, 33b erreicht werden. Beim Förderhub der Förderkolben 36a und 36b wird die Flüssigkeit durch die Druckventile 46a bzw. 46b in Pufferbehälter 47a bzw. 47b gedrückt, von denen sie durch die Leitungen 48a bzw. 48b in die gemeinsame Förderdruckleitung 48 gelangt. Am oberen Teil der Pufferbehälter 47a, 47b sind eine einen Wärmeeinfall gestattende Stellen 49a, 49b ausgebildet, so daß Gaspolster 50a bzw. 50b entstehen, die unerwünschte FlUssigkeitsstöße weitgehend dämpfen und damit eine gleichmäßige Förderung und eine ausgeglichene und ruhige Arbeitsweise bewirken. Um die Zylinderbüchsen 37a und 37b ist eine mittels einer Betätigungseinrichtung 51 verstellbare DrehschieberbUchse 52 angeordnet, mittels der in den Zylinderbüchsen j7a und --57b vorgesehene Öffnungen 5ja und 5jb mehr oder weniger abdeckbar sind, so daß die in den Ladehubräumen 32a, 32b eingeschlossene FlUssigkeitsmenge in regelbarer Weise in das Flüssigkeits- ,#)8 zurückströmen kann, woraus sich eine Re-elbarkeit der bad C-D durch die Überströmkanäle 44a, 44b in die Förderhubräume _"5a, _,_##b Uberführbaren Flüssigkeitsmenge und damit der effektiven Fördermenge ergibt.
- Fig. zeigt eine Hubkolbenpumpe mit stehender AclIse, bei der in einem Pumpengehäuse 61 ein Ladehubraum 62 und ein Förderhubraum 03 untergebracht sind. Der Antrieb 64 für den aus Ladekolben 65 und Förderkolben 66 bestehenden Kolben erfolgt mittels Treibstangen von oben auf ein Querhaupt, das das Pumpengehäuse 61 in Schlitzen durchbricht. Die Zylinderbüchse 67 des Ladehubraumes 62 ist an tiefliegender Stelle des Flüssigkeitsbades 68 angeordnet, an einer Stelle also, wo die Ausdampfung am geringsten ist und damit die Füllung des Ladehubraumes 62 unter günstigen Bedingungen vor sich gehen kann. Die Flüssigkeitszuführungsleitung 69, die Abgasleitung 70, die schwimmerbetätigte Flüssigkeitssperreinrichtung 71, der Flüssigkeitsspiegel 72, der Einströmquerschnitt 7i, der Überströmkanal 74 vom Ladehubraum 62 zum Förderhubraum 6i, das Rückschlagventil 75, das Druckventil 76, der Pufferbehälter 77, mit einer, ein Gaspolster 80 erhaltenden warmen Stelle 79 und die Druckfürderleitung 78 entsprechen den in den vorangehenden Figuren gezeigten Ausführungen. Die Einrichtung zur Fördermengenregelung kann durch den Triebling 81 von außen betätigt werden. Sie umfaßt eine Hülse 82 um die Zylinderbüchse 67 und Schlitze 83 in dieser, die durch Drehung der Hülse 82 mehr oder weniger abdeckbar sind.
Claims (1)
- Patentansprüche
liuk)kolbenpuijive I'ür siedende oder nahezu siedc-nde Flüssig- keiten, insbusondere für bei tiefer Temperatur verflüssig- te Gase, mit einem im Pumpengehäuse angeordneten Flüssig- keitsbad, einer Flüssigkeitszuführungsleitung zu diesem und einer Abgasleitung aus diesem, mit mindestens einem Fürder- hubraum und einer Flüssigkeitsförderleitung von diesem, da- durch gekennzeieline-G, daß zwischen dem Flüssigkeitsbad (8, ib, 663) und der Abgasleitung (10, 40, 70) eine Flüssigkeits- sperreinrichtung (11, 41, 71) angeordnet ist und jedem Für- derhubraum (#;, jja, b, 6_,) ein im Flüssigkeitsbad (Ei.. _-Z8, 68) untergebrachter Ladehubraum (2, ;#2a, b, 62) vorgeord- net ist, dessen Hubvolumen mindestens gleich groß dem und dessen Verhältnis von Bohrung zu Hub größer als das des Für- derhubraumes C--#Y _,ja, b, 6;» ist und von dem eine Überström- leitun,- (14, -t4a, b, 74) zum Fürderhubraum (_" #-"a, b. 62) führt. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch Gekennzeichnet, daß die FlüssigkeilGszuführungsleitung (9, _#q, 69) unterhalb des FlUssiEkeiLsspiegels 4'-;, 72) im FlüssiGkeiusbad (b, jo,
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1968
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