DE3010224A1

DE3010224A1 - Verdraengerpumpe zur foerderung eines fluids in zwei foerderstufen

Info

Publication number: DE3010224A1
Application number: DE3010224A
Authority: DE
Inventors: Roger Luedi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1980-03-17
Publication date: 1980-12-11
Also published as: IT1140906B; IT8021180A0; FR2457991A1; GB2050514A; SE8003686L

Description

BE 19'479

Roger Lüdi, Jenins (Schweiz)

Verdrängerpumpe zur Förderung eines
Fluids in zwei Förderstufen

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe, insbesondere Zahnradpumpe, zur Förderung eines Fluids in zwei Förderstufen, von denen die erste Förderstufe Fluid aus einem Reservoir in eine Zwischenkammer und die zweite Förderstufe Fluid aus der Zwischenkammer über eine Druckleitung zu einem Verbraucher fördert, wobei die Zwischenkammer
und die Druckleitung mit einer der beiden Druckseiten
einer Druckregelvorrichtung verbunden sind und die
Druckleitung über das Stellglied der Druckregelvorrichtung geführt ist.

Verdrängerpumpen, insbesondere Zahnradpumpen, sind
bekannte Fördereinrichtungen zur Förderung eines Fluids in Hydraulikanlagen. Wegen ihres einfachen Aufbaus sind sie, vor allem bei der Förderung viskoser Medien,

betriebssicher und unterliegen nur in geringem Masse

Abnützungserscheinungen. Aus diesen Gründen werden Verdrängerpumpen in Anlagen eingebaut, von denen Wartungsfreiheit auch über grosse Zeitspannen verlangt wird.
Ein solches Anwendungsgebiet liegt bei Feuerungsanlagen vor, bei denen Heizöl in Oelbrennern verbrannt wird. Die

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Verdrängerpumpe hat hierbei die Aufgabe, das Heizöl zu einer oder mehreren Brennerdüsen zu fördern, wo es zerstäubt und gezündet wird. Um eine möglichst vollständige Ausnützung der im Heizöl steckenden Energie zu erreichen, werden optimale Verbrennungsverhältnisse angestrebt, was durch genaue Dosierung der Luft- und Heizölmenge erreicht wird. Aus diesem Grunde ist es erwünscht, dass die das Heizöl fördernde Verdrängerpumpe eine möglichst konstante Fördermenge, unabhängig davon, ob die Viskosität des Heizöls ändert, liefert, was auch die Konstanthaltung der Verbrennungsluftmenge ermöglicht. Während für grosse und mittlere Heizöl-Fördermengen eine konstante Fördermenge bei Verdrängerpumpen verhältnismässig einfach erreicht werden kann,· ist es praktisch nicht möglich, die Konstanz der Fördermenge bei kleinen Heizöl-Fördermengen, d.h. bei Fördermengen kleiner als etwa 2 l/h, ohne besondere konstruktive oder schaltungstechnische Massnahmen zu gewährleisten. Dies hängt damit zusammen, dass bei einer Verdrängerpumpe das Laufspiel zwischen den bewegten und den festen Teilen ein gewisses Mindestmass nicht unterschreiten darf, so dass der durch das Laufspiel eintretende Förderverlust bei kleiner werdenden Fördermengen immer grosser wird und der Einfluss der Viskosität des Heizöls immer mehr steigt.

Um den Einfluss der Viskosität des Heizöls bei kleinen Fördermengen auszuschalten, wurde vom Anmelder eine Verdrängerpumpe entwickelt (GB-Patentanmeldung 2020749 oder DE-Offenlegungsschrift 29 18 398), mit welcher über einen grossen Temperaturbereich, d.h. bei grossen Viskositätsschwankungen, die Konstanz der Fördermenge in hohem Masse gewährleistet ist. Dies wird erreicht durch eine zweistufige Zahnradpumpe, bei der der

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Zwischendruck und der Förderdruck auf eine Druckdifferenz Null geregelt werden. Hierzu werden die beiden Drücke auf die beiden Druckseiten einer Druckregeleinrichtung geleitet, durch welche die Gleichheit der beiden Drücke geregelt wird.

Besondere Probleme treten jedoch dann auf, wenn die Förderung des Heizöls bei geringen Drücken erfolgt. Bei kleinen Heizöl-Fördermengen müssen die Brennerdüsen mit derart kleinen Bohrungen versehen sein, dass ein störungsfreier Betrieb im Hinblick auf die im Heizöl unvermeidlichen kleinen Fremdkörper nicht mehr gewährleistet ist und anstelle von Brennern andere Zerstäubungseinrichtungen treten müssen. Bekannt ist beispielsweise · die Zerstäubung von Heizöl durch Schwinger, die im Ultraschallbereich arbeiten und anstelle von Brennerdüsen die Zerstäubung des Heizöls übernehmen. Hierbei kann auf die Anordnung enger Bohrungen in der Zuführung des Heizöls und auf die Einhaltung eines hohen Förderdrucks verzichtet werden. Dies hat aber zur Folge, dass die Betriebsbedingungen, unter denen die Verdrängerpumpe läuft, sich auf die Fördermenge auswirken können, so dass die Konstanz der zugeführten Heizölmenge nicht mehr gewährleistet ist. Solche Aenderungen in der Fördermenge können je nach den Verhältnissen auf der Saugseite 5 der Verdrängerpumpe eintreten. Muss die Verdrängerpumpe mit einer verhältnismässig grossen Saughöhe, z.B. wenn der Heizöltank tiefer als die Verdrängerpumpe liegt, arbeiten, ist die Fördermenge kleiner, als wenn auf der Saugseite der Verdrängerpumpe ein Vordruck, z.B. bei höhergelegenem Heizöltank, herrscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Konstanz der Fördermenge einer Verdrängerpumpe unter Ausschaltung

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des Einflusses der Heizöl-Viskosität auch bei stark unterschiedlichen Betriebsbedingungen zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der Druckregelvorrichtung eine Druckbegrenzungs-Vorrichtung zugeordnet ist, durch die der Druck auf einer der Druckseiten der Druckregelvorrichtung konstant gehalten ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltschema einer Verdrängerpumpe

für die Förderung konstanter Fördermengen und

Fig. 2 einen Querschnitt einer schematisch dargestellten Verdrängerpumpe gemäss dem

Schaltschema nach Fig. 1.

In dem in Fig. 1 dargestellten Schaltschema weist die gesamthaft dargestellte Verdrängerpumpe eine von einem motorischen Antrieb 1 angetriebene erste Förderstufe oder Förderpumpe 2 auf. Der Antrieb 1 treibt über ein Getriebe 3, z.B. ein Zahnradgetriebe, eine zweite Förderstufe oder Förderpumpe 4 an. Beide Förderpumpen 2, 4 sind Verdrängerpumpen, z.B. Zahnradpumpen, wobei die Fördermenge der ersten Förderpumpe 2 grosser ist als diejenige der zweiten Förderpumpe 4. Die beiden Förderpumpen 2, 4 und das Getriebe 3 sind über Wellen 5 mechanisch miteinander verbunden.

Die erste Förderpumpe 2 saugt Fluid, z.B. Heizöl, über

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eine Saugleitung 7 aus einem Reservoir 6 und fördert dieses auf die als Zwischenkammer 8 bezeichnete Druckseite. Ein Teil der Fördermenge wird von der zweiten Förderpumpe 4 über eine Druckleitung 11, ein 3/2-Wegventil 32 und im Betrieb über eine Leitung 33, eine Druckregelvorrichtung 10, eine Leitung 34, ein 2/2-Wegventil und eine Leitung 36 einem Verbraucher 37, z.B. einem Schwinger zur Zerstäubung des Heizöls, zugeführt. Der andere Teil der Fördermenge der Förderpumpe 2 wird über eine an der Zwischenkammer 8 angeschlossene Druckbegrenzungsvorrichtung 31 über eine Rückleitung 38 in das Reservoir 6 zurückgeführt.

Die Druckregelvorrichtung 10 weist ein Stellglied 13 ' auf, das auf der einen Druckseite 14 mit der Zwischenkammer 8 und auf der anderen Druckseite 15 mit der Leitung 33, d.h. der Druckseite der Förderpumpe 4, verbunden ist und durch die Drücke in der Zwischenkammer 8 und in der Leitung 33 betätigt wird. Ist der Druck auf beiden Druckseiten 13, 14 gleich, entspricht dies dem Sollzustand, bei welchem die eingestellte Fördermenge dem Verbraucher 37 zugeführt wird. Da der Druck in der Zwischenkammer 8 durch die Druckbegrenzungsvorrichtung auf einen konstanten Druck geregelt wird, so ist die Fördermenge unabhängig von den jeweiligen Betriebsbedingungen auf der Saugseite der Förderpumpe 2. Das Reservoir 6 kann somit an einer beliebigen Stelle entweder unter oder über der Förderpumpe angeordnet sein, ohne dass dadurch der in der Zwischenkammer 8 herrschende Druck beeinflusst würde.

Das 3/2-Wegventil 32 ist ein federbelastetes, magnetbetätigtes Umschaltventil, das bei erregtem Magnet die Druckleitung 11 mit der Leitung 33 verbindet; bei

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abgeschaltetem Magnet wird die Leitung 11 auf eine Leitung 9 umgeschaltet, die mit der Saugseite 7 der Förderpumpe 2 verbunden ist.

Das 2/2-Wegventil 35 ist ein federbelastetes, magnetbetätigtes Sperrventil, das gleichzeitig mit dem Umschaltventil 32 geschaltet wird. Das heisst, die beiden Magnete dieser Ventile werden gleichzeitig erregt und abgeschaltet. Das Schaltschema zeigt die beiden Ventile in abgeschaltetem Zustand. Die Druckbegrenzungsvorrichtung 31 wird auf der einen Seite 12 vom Druck in der Zwischenkammer 8 und auf der anderen Seite 38 von einer, z.B. durch eine Feder 39, aufgebrachten Druckkraft belastet. Die Feder 39 kann, wie dies durch einen Pfeil angedeutet ist, verstellbar sein, so dass damit der Druck in der Zwischenkammer 8 eingestellt werden kann.

Die in Fig. 1 dargestellten Teile sind in der Verdrängerpumpe nach Fig. 2 ebenfalls vorhanden und mit denselben Bezugszeichen versehen, wobei aber der Antrieb 1, das Reservoir 6 und die Wellen 5 weggelassen sind. Die gesamte Verdrängerpumpe ist in einem Gehäuse 40 eingebaut, wobei auch in demselben Gehäuse der Filter 30, die Druckbegrenzungsvorrichtung 31 und die Druckregelvorrichtung 10 eingebaut sein können oder, wie in Fig. 2 angedeutet ist, getrennte Teile sind, die zu einer Einheit zusammengebaut sind. Beide Förderpumpen 2, 4 sind zweirädrige Zahnradpumpen. Das Getriebe 3 weist drei Zahnradpaarungen auf, die in der Wand der Zwischenkammer 8 gelagert sind.

Bei der Druckregelvorrichtung ist das Stellglied eine Membran 13, die in der Umfangswand einer Kammer 20

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eingespannt ist. Die Druckseiten 14, 15 sind über eine Leitung 19 mit der Zwischenkammer 8 und über eine Leitung 33 mit der Druckseite der Förderpumpe 4 verbunden- Die Membran 13 bildet mit einer Erhebung 23, in welche die Ablaufleitung 34 mündet, eine variable Drosselstelle. Der Sollzustand der Druckregelvorrichtung 10 ist dann erreicht, wenn der Druck auf den Druckseiten 14, 15 gleich ist. Dann herrscht auch auf beiden Seiten der Förderpumpe 4 derselbe Druck, und Viskositätseinflüsse entfallen.

Die Druckbegrenzungsvorrichtung 31 ist ähnlich ausgebildet wie die Druckregelvorrichtung 10. Eine Membran 25 ist in einem Gehäuse 26 eingespannt und bildet die Druckseiten 12, 38. Die Druckseite 12 wird von der Zwischenkammer 8 über die Leitung 18 beaufschlagt, und die Membran 25 bildet mit einer Erhebung 24, in der die Rücklaufleitung 38 mündet, eine Drosselstelle. Die auf der Druckseite 38 angeordnete Feder 39 bildet die Gegenkraft zu dem auf der Druckseite 12 wirkenden Flüssigkeitsdruck. Die von der Feder 39 ausgeübte Druckkraft kann auch auf andere Weise erzeugt werden, z.B. durch einen Fluiddruck auf der Druckseite 38. Wesentlich ist, dass der Druck auf der Druckseite 12 derselbe ist wie auf der Druckseite 14 der Druckregelvorrichtung 10.

Die beschriebene Förderpumpe kann vor allem mit Erfolg bei Feuerungsanlagen verwendet werden, deren Brenner durch kleine Heizölmengen, z.B. mittels Ultraschall-Zerstäubung, beschickt werden.

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Claims

- 406U -

Patentansprüche

l.J Verdrängerpumpe, insbesondere Zahnradpumpe, zur Förderung eines Fluids in zwei Förderstufen, von denen die erste Förderstufe Fluid aus einem Reservoir im Ueberschuss in eine Zwischenkammer und die zweite Förderstufe Fluid aus der Zwischenkammer über eine Druckleitung zu einem Verbraucher fördert, wobei die Zwischenkammer und die Druckleitung mit einer der beiden Druckseiten einer Druckregelvorrichtung verbunden sind und die Druckleitung über das Stellglied der Druckregelvorrichtung geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregelvorrichtung (10) eine Druckbegrenzungsvorrichtung (31) zugeordnet ist, durch die der Druck auf einer der Druckseiten (14) der Druckregelvorrichtung (10) konstant gehalten ist.
2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungsvorrichtung (31) eine in einer Kammer (26) angeordnete, vom Druck in der Zwischenkammer (8) und von einer Gegenkraft, z.B. einer Feder (39) , belastete Membran (25) aufweist.
3. Verdrängerpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (25) der Druckbegrenzungsvorrichtung (31) an einem ablaufseitigen Leitungsanschluss (24) der Druckseite (12) eine Drosselstelle bildet.
4. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Zulaufseite (11, 33) der Druckregelvorrichtung (10) ein Umschaltventil (32) und auf der Ablaufseite derselben ein Sperrventil (35) ange-

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ORIGINAL INSPECTED

ordnet ist, wobei beide Ventile (32, 35) gleichzeitig auf Betrieb oder auf Sperrung und Umschaltung schaltbar sind.
5. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihren Einbau in Feuerungsanlagen mit OeI-brenner.

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