DE2329340C3 - Pumpenanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpenanlage mit wenigstens zwei parallel- und hintereinanderschaltbaren Kolbenpumpen, von denen die vorschaltbare Pumpe im Parallelbetrieb druckseitig über ein Rückschlagventil in eine gemeinsame Druckleitung fördert und die nachschaltbare Pumpe saugseitig über ein Rückschlagventil aus der gemeinsamen Saugleitung ansaugt, und zum Übergang in den

Hintereinanderschaltungsbetrieb die Druckleitung der vorgeschalteten Pumpe vor deren Rückschlagventil mit der Saugleitung der nachgeschalteten Pumpe hinter deren Rückschlagventil über ein Durchlaßven- tii verbindbar ist. Eine solche Pumpenanlage ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 7 110807 bekannt.

Bei dieser bekannten Ausbildung erfolgt die Umschaltung vom Parallelbetrieb auf den Hintereinanderschaltungsbetrieb oder umgekehrt durch Handbetätigung des Durchlaßventils. Durch dieses Öffnen bzw. Schließen des Durchlaßventils wird die Betriebsweise der Pumpenanlage geändert, unabhängig davon, ob dies in Abhängigkeit von der der Anlage abverlangten Leistungscharakteristik günstig ist oder nicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Pumpenanlage mit wenigstens zwei Kolbenpumpen, bei der sowohl zwangsweise ein paralleler Betrieb aufrechterhalten werden kann, als auch eine automatische Regelung in der Weise verwirklicht werden kann, daß die Umschaltung auf den Hintereinanderschaltungsbetrieb und wieder zurück zum Parallelbetrieb in Abhängigkeit vom Verhältnis der von den Pumpen zu erbringenden vorgebbaren Förderdrücken erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß jeder Arbeitsraum der Pumpenzylinder mit einem die Fördermenge beeinflussenden Druckspeicher verbunden, wobei jeder Druckspeicher mit einem der Arbeitsräume eines das Durchlaßventil betätigenden Servozylinders Verbindung hat und die Arbeitsräume des Servozylinders über ein Trennventil verbindbar sind.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung erfolgt die Vorgabe der von den einzelnen Kolbenpumpen zu erbringenden Förderdrücke durch die Steuerung der Drücke in den Druckspeichern. Diese Art der Steuerung der Förderleistung einer Kolbenpumpe ist an sich aus der DE-OS 1703650 bekannt. In dieser Druckschrift geht es jedoch nur um eine Mehrzylinderpumpe mit Parallelschaltung der Zylinder, bei der die Pumpenkolben im Teillastbereich eine Entlastung erfahren sollen, und es ist von vornherein nicht an eine Anlage gedacht, bei der eine Umschaltung einzelner Pumpen vom Parallelbetrieb auf einen Hintereinanderschaltungsbetrieb möglich wäre.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 829277 ist an sich eine Pumpenanlage bekannt, bei der mehrere Pumpen aus einem Parallelbetrieb in einen Hintereinanderschaltungsbetrieb dadurch automatisch überführt werden, daß das Durchlaßventil von einem Servozylinder betätigt wird, wobei dieser beaufschlagt wird vom Druck in der Druckleitung. Eine solche Schaltung ist jedoch nur bei Strömungsverdichtern, nicht aber bei Kolbenpumpen möglich und in der bekannten Druckschrift geht es auch um die Förderung von Flüssigkeiten durch Strömungsmaschinen. Eine Heranziehung des bei Kolbenpumpen in der Druckleitung periodischen Schwankungen in Übereinstimmung mit den Arbeitstakten schwankenden Drucks zur Beaufschlagung des Servozylinders wäre nicht möglich und würde im übrigen auch nicht zur Einstellung des Betriebszustandes der Anlage in Abhängigkeit von dem vorgebbaren Solldruck der Pumpen führen.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung des Erfindungsvorschlags ist das Durchlaßventil als Nadelventil ausgeführt.

Wenn einseitig wirkende Kolbenpumpen Verwen-

dung finden, ist es zweckmäßig, wenn der jeweilige Druckspeicher mit dem stangenseitigen, mit einer schmierenden Flüssigkeit gefüllten Zylinderraum der zugehörigen Pumpe Verbindung hat und die Kolben bis zu einem Anschlag verschieblich auf ihren Kolbenstangen sitzen.

Aus der US-PS 3005412 ist an sich eine Kolbenpumpe bekannt, bei der der die Verdrängungsarbeit leistende Kolben nicht starr mit der Kolbenstange verbunden ist, sondern über einen mit Übertragungsflüssigkeit gefüllten Raum mit dieser gekoppelt ist. Bei dieser Ausbildung gehört jedoch die Ubertragungsfliissigkeit einem besonderen, einen Druckspeicher einschließenden System an, das eigene Abdichtungen aufweisen muß, die die Beherrschung des vollen Druckgefälles sicherstellen müssen. Dabei ist der Raum mit der Übertragungsflüssigkeit auch noch als Sackbohrung im Kolben ausgeführt und dadurch von kleinerer Querschnittsfläche, wodurch wiederum die Drücke entsprechend größer werden.

Bei der vorliegend vorgeschlagenen Weiterbildung der Erfindung ist dagegen der Kolben durch das auf seine Rückseite wirkende, unter dem Druck des Speichers stehende Fördermedium entlastet, wobei der Speicherdruck auch nur unwesentlich größer sein muß, als der Förderdruck, da die wirksame rückseitige Stirnfläche des Kolbens nur um den Querschnitt der Kolbenstange kleiner ist, als die vorderseitige Stirnfläche.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn jeden der jo Druckspeicher eine den Steuerdruck in diesem erzeugende Pumpe zugeordnet ist. Bei einer solchen Ausbildung kann jeder der Pumpen individuell ein Fördersolldruck vorgegeben werden.

Schließlich ist es zweckmäßig, wenn als Trennventil r, ein Steuerschieber Verwendung findet, der zwei Bunde mit unterschiedlich großen Steuerflächen aufweist und die Verteilung der Steuerflüssigkeit zu den Druckspeichern durch den Raum zwischen seinen Steuerbunden steuert, wobei über einstellbare Druckbegrenzungsventile die Steuerdrücke in den Druckspeichern eingestellt werden und die große Steuerfläche vom Druck im Druckspeicher der ersten Pumpe und die kleine Steuerfläche vom Druck im Druckspeicher der zweiten Pumpe beaufschlagt ist, und wobei 4> am Ende der Stange des Steuerschiebers ein elektrischer Kontakt zur Einschaltung der Steuerdruckpumpe angeordnet ist.

Eine erfindungsgemäße Pumpenanlage ist besonders geeignet zum Einpumpen von Schleifmittelteil- w chen enthaltenden Flüssigkeiten in Tiefbohrungen.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Pumpenanlage mit zwei doppelseitig wirkenden Kolbenpumpen.

Fig. 2 Diagramm der Fördermenge über der Druckdifferenz bei den verschiedenen Betriebsarten,

Fig. 3 schematische Dur?t?IIung einer erfindungs- t>o gemäßen Pumpenanlage mit zwei einseitig wirkenden Kolbenpumpen,

Fig. 4 schematische Darstellung einer Pumpenanlage mit einer Einrichtung zum Einhalten einer gleichmäßigen Verteilung des Druckgefälles zwischen zwei Pumpen.

Die Pumpenanlage gemäß Fig. 1 besteht aus zwei Kolbenpumpen, einer Vorpumpe 1 und einer Nachpumpe 2. Jede dieser Pumpen hat Kolben 3, die in Arbeitszylindern 4 verschieblich geführt sind und durch Stangen 5 mit einem nicht dargestellten Kurbeltriebwerk verbunden sind.

Die Kolben S teilen den Innenraum der Zylinder 4 in zwei Arbeitsräume 6 und 7, in deren jedem ein Saugventil 8 und ein Druckventil 9 angeordnet ist.

An jede Arbeitskammer 6 und 7 der Pumpen 1 und 2 ist außerdem ein hydropneurnatischer Druckspeicher aus einem Behälter 10 mit einem Schwimmkolben 11 angeschlossen. Dieser trennt das Druckgas, z. B. Luft, von der zu fördernden Flüssigkeit. Die Behälter 10 jeder Pumpe sind durch eine Rohrleitung 12 miteinander und durch eine Rohrleitung 13 mit einem einzigen, für alle Zylinder 4 gemeinsamen Behälter sowie mit einer Druckquelle 14, z. B. einem Kompressor verbunden.

Zum Abfluß des Druckgases dient das an der Rohrleitung 13 sitzende Ventil 15. Die Zuleitung der Flüssigkeit in die Kammern 6 und 7 jeder Pumpe erfolgt durch die Saugsammelleitung 16 und der Austritt der Flüssigkeit erfolgt durch die Drucksammelleitung 17. Zur Dämpfung von Druckpulsationen in dieser dient ein Kompensator 18. Die Abdichtung der Stangen erfolgt in üblicher Weise.

Am Eingang in die Saugsammelleitung 16 der Pumpe 2 ist ein Rückschlagventil 19 und am Austritt aus der Drucksammelleitung 17 der Pumpe 2 ist ein Rückschlagventil 20 angeordnet. Die Drucksammelleitungen 17 der beiden Pumpen münden in eine gemeinsame Druckleitung 21. Beide Ventile öffnen in Richtungzur Druckleitung 21, wenn der Druck in beiden Drucksamrnelleitungen 17 höher als der in der Druckleitung ist.

Die Drucksammelleitung 17 der Pumpe 1 ist mit der Saugleitung 16 der Pumpe 2 durch eine Rohrleitung 22 über ein Durchlaßventil 23 verbunden. Dieses hat eine Stange 24, die mit dem Kolben 25 eines Servozylinders 26 verbunden ist. Das Ende der Stange ist als Kegel 24' ausgebildet und diese wird durch eine Feder 27 an den Sitz 28 des Durchlaßventils 23 gedrückt.

Der Arbeitsraum 29 des Servozylinders 26 ist durch eine Rohrleitung 30 mit der die Behälter 10 der Pumpe 2 vereinigenden Rohrleitung 12 sowie mit der Druckgasquelle 14 verbunden.

Der Arbeitsraum 31 des Servozylinders 26 ist durch eine Rohrleitung 32 mit der Rohrleitung 12, der Druckgasquelle 14 und dem Ventil 15 der Pumpe 1 verbunden.

Durch ein Trennventil 33 können die Rohrleitungen 30 und 32 miteinander in Verbindung gesetzt und voneinander getrennt werden.

Durch die Möglichkeit, die Pumpen in noch zu beschreibender Weise durch öffnen des Durchlaßventils 23 aus dem Parallelbetrieb in den Hintereinanderschaltungsbetrieb überzuführen, ergeben sich die in Fig. 2 gezeigten Nutzungsbereiche der Pumpenanlage. Hier sind die Verhältnisse zwischen der Fördermenge Q und der Druckerhöhung P angegeben. Durch die Punkte Q_max, (J₁₁₄₁, P_max und P_min ist die maximale bzw. minimale Förderleistung einer Pumpe und der maximale bzw. minimale Druck einer Pumpe bezeichnet.

Die Gerade 1-2 stellt die Kennlinie einer Pumpe bei maximaler Durchlaufmenge dar; die Gerade 10-3 die Kennlinie einer Pumpe bei maximalem Druck. Die Kurve 2-3 ist die Kennlinie der konstanten Leistung

einer Pumpe.

Die Gerade 5-6 stellt die Kennlinie der aus zwei Pumpen bestehenden Pumpenanlage bei maximaler Durchlauf menge und parallelem Betrieb beider Pumpen dar. Die Gerade 10-8 stellt die Kennlinie der Pumpenanlage unter maximalem Druck und bei hintereinandergeschaltetem Betrieb beider Pumpen dar.

Die Linie 6-7 ist die Kurve konstanter Leistung bei parallelem Betrieb beider Pumpen, die Linie 7-8 aber ist eine ähnliche Kurve bei hintereinandergeschaltetem Betrieb beider Pumpen.

Beim Betrieb einer einzigen Pumpe ist der Betriebsbereich die Fläche, die durch die Punkte 0, 1, 2, 3, 4, 0 begrenzt ist; bei prallelem Betrieb beider Pumpen die Fläche, die durch die Punkte 0-5-6-7-4-0 begrenzt ist. Bei bedarfsweise parallelem oder hintereinandergeschaltetem Betrieb der Pumpen ist der Betriebsbereich begrenzt durch die Punkte 0-5-6-8-9-0. Es ist ersichtlich, daß durch die Kombination von hintereinandergeschaltetem und parallelem Pumpenbetrieb ein größerer Bereich von möglichen Betriebszuständen abgedeckt wird.

Die in Fig. 3 dargestellte Pumpenanlage besteht aus zwei einseitig wirkenden Pumpen 1 und 2. Jede Pumpe hat Arbeitszylinder 34, die durch einen Kolben

35 in zwei Räume geteilt werden. Der Arbeitsraum

36 ist mit der Förderflüssigkeit und der Hilfsraum 37 ist mit einer Hilfsflüssigkeit gefüllt. Die Hilfsflüssigkeit soll Schmiereigenschaften aufweisen und frei von mechanischen Beimengungen sein.

An den Enden der Kolbenstangen 39 sind Anschläge 38 befestigt und die Kolben 35 sind auf den Stangen 39 bis zu den Anschlägen 38 längs verschieblich. Die Stangen 39 sind durch Dichtungen 40 in die Zylinder geführt.

Ähnlich wie bei der Ausbildung gemäß Fig. 1 haben die Pumpen eine Saugsammelleitung 16, ein Saugventil 8, ein Druckventil 9, eine Drucksammelleitung 17; einen Kompensator 18 zum Dämpfen der Pulsierungen; ein am Eingang in die Saugsammelleitung 16 der Nachpumpe 2 angeordnetes Rückschlagventil 19; ein am Austritt aus der Drucksammelleitung 17 der Pumpe 1 angeordnetes Rückschlagventil 20; eine Druckleitung 21; eine Rohrleitung 22, die die Drucksammelleitung 17 der Pumpe 1 mit der Saugsammelleitung 16 der Pumpe 2 über ein Durchlaßventil 23 verbindet, welches eine mit einem Kegelende 24' versehene Stange 24 aufweist, die mit dem Kolben

25 eines Servozylinders 26 verbunden ist und durch die Feder 27 an den Sitz 28 gedrückt wird. Der Arbeitsraum 29 mit der Stange 24 des Servozylinders

26 ist durch die Rohrleitung 30 mit den Hilfsräumen

37 der Pumpe 2; der andere Arbeitsraum 31 des Servozylinders 26 ist durch die Rohrleitung 32 mit den Hilfsräumen 37 der Pumpe 1 verbunden.

Die Hilfsräume 37 jeder Pumpe sind durch die Rohrleitung 41 miteinander und mit einem hydropneumatischen Druckspeicher 42 verbunden, in dem der Gasraum durch eine Membran 43 von der Hilfsflüssigkeit getrennt ist.

Die Hilfsräume 37 der Zylinder 34 sind durch die Rohrleitung 44 mit der Speisungspumpe 45 des hydraulischen Systems und über einen Absperrhahn 46 mit einem Behälter 47 für Hilfsflüssigkeit verbunden. Die Hilfsräume 37 der Pumpen 1 und 2 können außerdem durch die Rohrleitungen 30 und 32 über den Absperrhahn 48 miteinander in Verbindung gesetzt werden.

In Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Anlage mit einer Einrichtung zum Einhalten einer gleichmäßigen Verteilung des Druckgefälles auf die Pumpen 1 und 2 dargestellt.

Eine gleichmäßige Verteilung des Druckgefälles zwischen den Pumpen 1 und 2 der Pumpenanlage erfolgt durch einen Servozylinder 59 mit einem von einer Druckfeder 79 beaufschlagten Schieber mit zwei Bunden 63, die drei Kammern 60, 61, 62 bilden. Die

ι» stangenseitige Kammer 60 steht über die Rohrleitung 30 mit dem Behälter 42 der Pumpe 2 und mit dem Arbeitsraum 29 des Durchlaßventils 23 in Verbindung. Die Kammer 61 steht über die Rohrleitung 32 mit dem Behälter 42 der Pumpe 1 und mit dem Ar-

i^r> beitsraum 31 des Durchlaßventils 23 in Verbindung.

Die Kammer 62 des Servozylinders 59, die zwischen den Bunden 63 des Schiebers 59 liegt, steht mit den Rohrleitungen 30 und 32, mit den Behältern 42

2» der Pumpe 1 und 2 und durch die Rohrleitung 64 mit der Speisepumpe 14 des hydraulischen Systems in Verbindung.

Die Querschnittsfläche der Stange 65 des Schiebers ist halb so groß wie die Querschnittsfläche des Bundes 63 des Schiebers. Die Stange 65 trägt einen verschiebbaren Kontakt 66, der bei Kontaktgabe mit einem feststehenden Kontakt 67 den Antrieb der Speisepumpe 14 einschaltet. Der feststehende Kontakt 67 ist am Gehäuse des Servozylinders 59 befestigt.

jo Die Stange 65 ist außerdem über ein Gelenk 69 mit einem Hebel 68 verbunden. Dieser sitzt auf einer Achse 76 und hat eine Raste 77 zum Halten des Schiebers in der in Fig. 5 dargestellten Mittelstellung. Die Montage dieser Einrichtung erfolgt auf einer Trag-

J5 platte 78, die mit dem Gehäuse des Servozylinders 59 verbunden ist.

In die Zuleitungen zu den Kammern 60 und 61 des Servozylinders 59 ist je eine Drossel 70 bzw. 71 zum Dämpfen von eventuellen Selbstschwingungen des Schiebers angeordnet.

Die einstellbaren Sicherheitsventile 72 der Pumpen 1 und 2 dienen zur Beschränkung der Druckwerte in den Behältern 42 der Pumpen 1 und 2. Ein Druckknopf 73 dient bei Handbedienung der Anlage zum Einschalten der Pumpe 14. Mit 74 ist eine elektrische Energiequelle für die Speisepumpe 14 und mit 75 ein Behälter für die Hilfsflüssigkeit bezeichnet.

Im Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Pumpenanlage gelangt die Förderflüssigkeit in die Saugsammelleitung 16 der Pumpen 1 und 2 und wird von diesen in die Drucksammelleitungen 17 gepreßt.

Die Leistung der Pumpenanlage ist vom Gasdruck in den Druckspeichern 10 der Pumpen 1 und 2 abhängig. Ist der Gasdruck gleich dem oder größer als der Druck der Förderflüssigkeit in der Druckleitung 21, so nehmen die Kolben 11 in den Druckspeichern 10 die Ausgangsstellung ein.

Bei gleich großem Gasdruck in den Druckspeichern 10 beider Pumpen 1 und 2 ist das Durchlaßventil 23 geschlossen, da die Stange 24 mit ihrem Kegelende 24' durch die Kraft der Feder 27 an den Sitz 28 angedrückt ist. Die Gasdrücke in den Arbeitsräumen 29 und 31 des Servozylinders 26 sind einander gleich. Beide Rückschlagventile 19 und 20 sind offen. Das Ventil 19 läßt die Flüssigkeit in die Saugsammelleitung 16 der Pumpe 2 durch und das Ventil 20 läßt die von der Pumpe 1 geförderte Flüssigkeit in die Druckleitung21 durch. Die Pumpen arbeiten parallel.

Der parallele Betrieb der Pumpen 1 und 2 kann sowohl bei maximaler Förderleistung der Pumpen 1 und 2 als auch bei reduzierter Förderleistung stattfinden. Die Änderung der Förderleistung geschieht durch die Änderung des Gasdrucks in den Druckspeiehern 10 wie folgt:

Bei einem unterhalb des Fördergegendrucks liegenden Gasdruck in den Druckspeichern wird bei jedem Druckhub aus dem Arbeitsraum 6 nur ein Teil der Förderflüssigkeit durch das Druckventil 9 gepreßt und ein anderer Teil strömt in den Druckspeicher 10 und verschiebt dessen Schwimmkolben 11. Beim anschließenden Saughub wird die eingeströmte Förderflüssigkeit durch den Gasdruck wieder in den Arbeitsraum 6 zurückgedrängt und erst, wenn der Kolben 11 seine Ausgangsstellung wieder erreicht hat, öffnet das Saugventil 8. Die Verschiebungen des Kolbens 11 sind um so größer und die Förderleistung der Pumpe entsprechend um so kleiner, je niedriger der Gasdruck in den Druckspeichern ist. Diese Gasdrücke werden für beide Pumpen 1 und 2 individuell durch die Druckquellen 14 erzeugt.

Die Förderleistung der Pumpenanlage kann auf die genannte Weise bei konstantem Förderdruck eingestellt werden; es findet aber auch bei sich ändernden Förderdrücken eine automatische Anpassung der Förderleistung der Pumpenanlage statt. Eine Erhöhung des Förderdrucks, z. B. auf Grund einer Erhöhung des Strömungswiderstands in einem zu spülenden Bohrloch, wird eine automatische Verminderung der Anlagenförderleistung, eine Verkleinerung aber das Ansteigen der Förderleistung verursachen.

Bei parallelem Betrieb auf eine und dieselbe Rohrleitung verteilt sich die Pumpleistung gleichmäßig zwischen den beiden Pumpen 1 und 2. Dieser Betriebszustand wird zwangsweise aufrechterhalten, wenn das Trennventil 33 offen ist und dadurch die Drücke in den Druckspeichern 10 beider Pumpen einander gleich sein müssen sowie das Durchlaßventil 23 geschlossen bleibt. 4»

Wenn der im Parallelbetrieb erreichbare Förderdruck den Erfordernissen z. B. des Bohrungsablaufes nicht mehr genügt, können die Pumpen auf einen hintereinandergeschalteten Betrieb überführt werden. Dazu sind die Druckspeicher 10 der Pumpen 1 und 2 durch das Trennventil 33 voneinander zu trennen. Danach wird an der Vorpumpe 1 der Druckwert im Druckspeicher 10 gleich der Hälfte des in der Druckleitung 21 der Pumpenanlage zu erwartenden Druckes eingestellt. Durch die Druckquclle 14 wird der Gas- 3« druck im Druckspeicher 10 der Nachpumpe 2 bis zum Volldruckwert der Druckleitung 21 erhöht.

Der Kolben 25 im Servozylinder 26 wird infolge der Druckerhöhung im Arbeitsraum 29, der mit dem Druckspeicher 10 der Nachpumpe 2 in Verbindung steht, die Kraft der Feder 27 und den Druck im Arbeitsraum 31 überwinden und die Stange 24 wird den Durchtritt der Förderflüssigkeit aus der Drucksammelleitung 17 der Pumpe 1 in die Saugsammelleitung 16 der Pumpe 2 öffnen. Gleichzeitig kommt es zur bo automatischen Schließung der Rückschlagventile 19 und 20, und die Pumpen 1 und 2 der Anlage gehen auf einen hintereinandergeschalteten Betrieb über.

Beim hintereinandergeschalteten Betrieb der Pumpen 1 und 2 kann der Förderleistung der Anlage b5 ebenfalls in der beschriebenen Weise durch Änderung des Gasdrucks in den Druckspeichern 10 der Vorbzw. Nachpumpe im Verhältnis von 1:2 eingestellt werden, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der erforderlichen Leistung zwischen den beiden Pumpen gewährleistet wird. Diese Einstellung, die in der Vorgabe und im Einhalten des erwähnten Verhältnisses zwischen den Druckwerten in den Druckspeichern 10 der Pumpen 1 und 2 besteht, erfolgt durch den Anlagenfahrer.

Bei einer Änderung des hydraulischen Widerstandes der Bohrung wird sich die Förderleistung der Anlage auch automatisch anpassen.

Durch die gleichmäßige Verteilung der gesamten Förderdruckerzeugung auf die beiden Pumpen 1 und 2 werden die einzelnen Pumpen, insbesondere ihre mechanisch beanspruchten Teile nur einem Druckgefälle unterworfen, das der Hälfte des maximalen Druckwertes gleich ist, wodurch die Lebensdauer der Teile, insbesondere beim Fördern von schleifmittelenthaltenden Flüssigkeiten erheblich verlängert wird. Die Förderung jeder der Pumpen ist gleichmäßig und pulsationslos, was die Zuverlässigkeit der Anlage bei hintereinandergeschaltetem Pumpenbetrieb erhöht.

Die in Fig. 3 dargestellte Pumpenanlage unterscheidet sich bezüglich der Umschaltung vom Parallelauf den Hintereinanderschaltungsbetrieb nicht von der Anlage gemäß Fig. 1. Beim parallelen Betrieb wird der Gasdruck in den Druckspeichern 42 der Pumpen 1 und 2 dank der Verbindung durch das Trennventil 48 in gleicher Höhe eingehalten. Beim hintereinandergeschalteten Betrieb der Pumpen werden die Hilfskammern 37 mit den Druckspeichern 42 der Pumpen 1 und 2 voneinander getrennt.

In der Nachpumpe 2 wird durch die Speisepumpe 45 des hydraulischen Systems die Menge die Hilfsflüssigkeit, die den Hilfsraum 37 und den Druckspeicher 42 füllt, vergrößert, wodurch ein Zusammenpressen des Gases im Druckspeicher 42 und eine Erhöhung seines Druckes erfolgt. Dabei erhöht sich der Druck im Arbeitsraum 29 des Servozylinders 26 des Durchlaßventils 23 und der Kolben 25 bewegt die Stange 24 in die rechte Endstellung, so daß die Saugsammelleitung 17 der Pumpe 1 mit der Drucksammelleitung 16 der Pumpe 2 in Verbindung gesetzt wird; die Rückschlagventile 19 und 20 schließen hierbei automatisch.

Sowohl bei parallelem als auch bei hintereinandergeschaltetem Betrieb kann die Förderleistung der Pumpen durch Änderung der Hilfsflüssigkeitsmenge und damit des Drucks in den Druckspeichern 42 der Pumpen 1 und 2 eingestellt werden.

Dabei wird jeder Kolben 35, dadurch daß er auf der Stange 39 bis zum Anschlag 38 verschiebbar ist, nur einen Teil des Stangenhubes im Zylinder 34 ausführen und zum oberen Totpunkt hin von seinem Anschlag zurückbleiben. Der Hub des Kolbens 35 wird um so kleiner sein, je weniger der Anfangsdruck des Gases bzw. der Hilfsflüssigkeit den Fördergegendruck übertrifft. Wenn der Gasdruck während eines ganzen Taktes den Fördergegendruck übertrifft, so bleiben die Kolben 35 gegen ihre Anschläge 38 gedrückt und machen den vollen Stangenhub mit.

Die Pumpen dieser Bauart sind leichter zu bedienen, da sie weniger auswechselbare Teile aufweisen; sie sind auch im Betrieb dadurch zuverlässiger, daß eine Hilfsflüssigkeit benutzt wird, die Schmiereigenschaften hat und frei von mechanischen Beimengungen ist. Diese Pumpen können leichter zur Automatisation und Fernsteuerung eingerichtet werden, wodurch es ermöglicht wird, eine automatische Ein-

haltung der gleichmäßigen Verteilung des Druckgefälles zwischen den zwei Pumpen der Anlage auszuführen. Andererseits ist, daß die Pumpen nur einseitig wirken, die Förderleistung der Anlage bei gleicher Größe der Pumpen kleiner, als bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage.

Die in Fig. 4 dargestellte erfindungsgemäße Pumpenanlage gewährleistet im parallelen und hintereinandergeschalteten Betrieb der Pumpen automatisch eine gleichmäßige Verteilung der Druckgefälle in den Pumpen 1 und 2. Der parallele Betrieb der Pumpen 1 und 2 wird aufrechterhalten, wenn die Stange 65 des Schiebers durch den Hebel 68 und die Raste 77 in der Mittelstellung festgehalten wird. In diesem Falle stehen die Druckspeicher 42 der Pumpen 1 und 2 miteinander in Verbindung und in ihnen herrscht der gleiche Druck.

Die Überführung der Anlage in den hintereinandergeschalteten Betrieb der Pumpen wird in nachstehender Reihenfolge bewerkstelligt:

1. Das Sicherheitsventil 72 der Pumpe 1 wird auf einen Druckwert eingestellt, der die Hälfte des in der Druckleitung 21 zu erwartenden Drucks beträgt.

2. Das Sicherheitsventil 72 der Pumpe 2 wird auf einen Druckwert eingestellt, der dem in der Druckleitung 21 zu erwartenden Druck entspricht.

3. Der Hebel 68 wird von der Raste 77 entfernt.

4. Durch die Pumpe 45 werden automatisch in den Druckspeichern 42 der Pumpen 1 und 2 die Solldruckwerte eingestellt.

Dadurch, daß beim Entfernen des Hebels 68 von der Raste 77 der Flüssigkeitsdruck auf die beiden Stirnflächen der Schieberbunde in gleicher Höhe ausgeübt wird, und die Fläche des Bundes in der Kammer 60 um die Hälfte der Bundfläche in der Kammer 61 ist, steigt die Schieberstange 65 aufwärts. Dabei deckt der Bund 63 den Kanal 32 ab. Der Kontakt 66 schließt den Kontakt 67 und schaltet hiermit die Speisepumpe 45 des hydraulischen Systems ein. Wenn der Druckwert in dem Druckspeicher 42 der Pumpe 2 auf das Doppelte des Druckwertes in dem Druckspeicher 42 der Pumpe 1 steigt, werden sich die gegen die Bundflächen des Schiebers in den Hohlräumen 60 und 61 wirkenden Kräfte ausgleichen und der Schieber wird die Kontakte 66 und 67 trennen. Durch das Vorhandensein der Feder 79 und der Drosseln 70 und 71 wird der Schieber 59 in der Gleichgewichtsstellung bleiben und hiermit durch den Bund 63 den Eintritt

ι⁵ der Flüssigkeit aus dem Kanal 30 in den Kanal 32 sperren.

Bei einem Druckabfall im Druckspeicher 42 der Pumpe 1 kehrt der Schieber 59 in die Ausgangsstellung zurück und wird solange die Rohrleitungen 30

-° und 32 miteinander in Verbindung halten, bis sich wieder das Verhältnis P₂ = 2P₁ einstellt, wobei mit P₂ der Druck im Druckspeicher 42 der Pumpe 2 und mit P₁ der Druck im Druckspeicher 42 der Pumpe 1 bezeichnet ist.

Durch Einschaltung der Speisepumpe 45 des hydraulischen Systems mittels Druckknopf 73 können die Druckwerte in den Druckspeichern 42 der Pumpen 1 und 2 erhöht werden, falls dieses Druckwerte kleiner als derjenige sind, auf den die Sicherheitsventile 72 der Pumpen 1 und 2 eingestellt sind, oder durch entsprechende Einstellung des Sicherheitsventils 72. Zusätzlich zu den Vorteilen der vorher betrachteten Anlagen gewährleistet die in Fig. 4 dargestellte Anlage die automatische Einhaltung einer gleichmäßigen

i"> Verteilung der Leistungen und Druckgefälle auf die zwei Pumpen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Pumpenanlage mit wenigstens zwei parallel- und hintereinanderschaltbaren Kolbenpumpen, von denen die vorschaltbare Pumpe im Parallelbetrieb druckseitig über ein Rückschlagventil in eine gemeinsame Druckleitung fördert und die nachschaltbare Pumpe saugseitig über ein Rückschlagventil aus der gemeinsamen Saugleitung ansaugt, und zum Übergang in den Hintereinanderschaltungsbetrieb die Druckleitung der vorgeschalteten Pumpe vor deren Rückschlagventil mit der Saugleitung der nachgeschalteten Pumpe hinter deren Rückschlagventil über ein Durchlaßventil verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arbeitsraum (6, 7; 36) der Pumpenzylinder »nit einem die Fördermenge beeinflussenden Druckspeicher (10; 42) verbunden ist, wobei jeder Druckspeicher (10; 42) mit einem der Arbeitsräume (29, 31) eines das Durchlaßventil (23) betätigenden Servozylinders (25, 26) Verbindung hat und die Arbeitsräume des Servozylinders über ein Trennventil (33) verbindbar sind.

2. Pumpenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchlaßventil (23) als Nadelventil (24/28) ausgeführt ist.

3. Pumpenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Druckspeicher (42) mit dem stangenseitigen, mit einer schmierenden Hilfsflüssigkeit gefüllten Zylinderraum (37) der zugehörigen Pumpe Verbindung hat und die Kolben (35) bis zu einem Anschlag (38) verschieblich auf ihren Kolbenstangen (39) sitzen.

4. Pumpenanlage nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Druckspeicher (10; 42) eine den Steuerdruck in diesem erzeugende Pumpe (14) 45) zugeordnet ist.

5. Pumpenanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennventil ein Steuerschieber Verwendung findet, der zwei Bunde (62) mit unterschiedlich großen Steuerflächen aufweist und die Verteilung der Steuerflüssigkeit zu den Druckspeichern (42) durch den Raum zwischen seinen Steuerbunden steuert, wobei über einstellbare Druckbegrenzungsventile (72) die Steuerdrücke in den Druckspeichern eingestellt werden und die große Steuerfläche vom Druck im Druckspeicher der ersten Pumpe (1) und die kleine Steuerfläche vom Druck im Druckspeicher der zweiten Pumpe (2) beaufschlagt ist, und wobei am Ende der Stange (65) des Steuerschiebers (59) ein elektrischer Kontakt (66) zur Einschaltung der Steuerdruckpumpe (45) angeordnet ist.