DE329400C - Ventillose Kolbenpumpe - Google Patents

Ventillose Kolbenpumpe

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DE329400C
DE329400C DE1919329400D DE329400DD DE329400C DE 329400 C DE329400 C DE 329400C DE 1919329400 D DE1919329400 D DE 1919329400D DE 329400D D DE329400D D DE 329400DD DE 329400 C DE329400 C DE 329400C
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    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/04Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving in which the valving is performed by pistons and cylinders coacting to open and close intake or outlet ports
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B19/00Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Ventillose Kolbenpumpe. Es sind ventillose Kolbenpumpen bekannt, bei denen ein im Pumpenzylinder eingebauter, den Kolben unmittelbar umschließender Rohrschieber in der Zylinderwandung angeordnete Ein- und Austrittsöffnungen dadurch abwechselnd öffnet und schließt, daß er vorn Kolben vermittels eines Anschlages, durch Reibung u. dgl. mitgenommen oder durch besonderen Antrieb gesteuert wird: Gegenstand der Erfindung ist eine Kolbenpumpe gleicher Art, bei welcher ein für Kolben und Schieber gemeinschaftliches Antriebsgestänge so ausgebildet ist, daß Kolben und Schieber einerseits die gleiche Bewegung ausführen und der Kolben anderseits noch eine zusätzliche Bewegung zur Schieberbewegung in abwechselnd positivem und negativem Sinne erhält, wobei die im Schieber befindlichen, mit dem Saug- bzw. Druckwindkessel in ständiger Verbindung stehenden -Ein- und Austrittsöffnungen vom Kolben gesteuert werden. .
  • Die Erfindung bezweckt schnelle Eröffnung und schnellen Abschluß der Ein- und Austrittsöffnungen, Verringerung der Widerstände beim Ansaugen und Fortdrücken, günstige Führung und kurze Wege der Förderflüssigkeit auf dein Wege vom Saug- zurr Druckwindkessel, Steigerung der Leistungsfähigkeit durch höhere Umdrehungszahl und ihre Verwendbarkeit für die Förderung dicker, heißer und mit Dämpfen gemischter Flüssigkeiten: Durch die Eigenart der Steuerung wird zugleich allmählicher Druckwechsel im Gestänge und stoßfreier Gang erzielt. Auf der Zeichnung -ist ein Ausführungsbeispiel einer stehenden Pumpe dargestellt. .
  • Fig. i ist ein schematischer senkrechter Schnitt durch die Pumpe mit dem Antriebsgestänge.
  • In Fig. 2 ist eine gegenüber Fig. i ab-,weichende Anordnung des Antriebsgestänges dargestellt.
  • Wie die Zeichnung erkennen läßt, wird der ringförmige Schieber a mit beiderseits offenen Stirnseiten in dem ZZ-linder b durch die Stange c auf und ab bewegt, die mit ihrem unteren Ende d auf dem Schieberzapfen e schwingt und mit ihrem oberen Ende f in dein Kurbelkreis g herumläuft. Am Schieberstangenkopf - d ist senkrecht zur Schieberstangenachse ein Hebel h- angebracht, der die Winkelbewegung der Schieberstange um den Schieberzapfen e mitmacht und mit dem im Schieber e#ngebauten Kolben i durch die Gelenkstange k verbunden wird. Zur Vermei-' dung einer Normalkomponente der Kolbendruckkraft auf die Gleitbahn des Kolbens ist der Schieber in seinem oberen Teil erweitert und der Schieberzapfen e mit der Kurbehvelle entsprechend der Länge des Hebels h so weit seitlich der Zylinderachse angeordnet, claß die- Gelenkstange k in die Zylinderachse fällt, aus welcher sie sich bei der Bewegung nur unwesentlich verschiebt. Um ferner eine Diegungsbeanspruchung der Stange c durch die am Hebelarm h wirkende Kolbendruckkraft zu vermeiden, kann nach Fig. 2 statt der Stange c in dem von den Mittelpunkten der Zapfen e, 1, va gebildeten Dreieck die Linie 1-irt als Antriebsstange c, ausgebildet werden. Alsdann ist ohne Änderun,- der I',ewegrun-sverhältnisse der Kraftfaktor cles auf diese Stange il wirksamen Biegungsinonientes auf den Druck beschränkt, der auf der dünnwandigen Schieberfläche lastet.
  • Die untere (Fig. i) und korrespondierende obere Strecklage von Kurbel ii und Schieberstange t- tind die entsprechenden Stellungen von Schieber und Kolben werden in der -Folge finit unterer und oberer -Nullstellung bezeichnet, da dort der wirksame Saug- und Druckhub beginnt. Bei diesen Nullstellungen sind die über den ganzen Unifang des Sehiebers angebrachten Ein- und Austrittsöffnungen o, und o_, durch welche das zu fördernde 'Mittel radial nach allen Seiten in den Zylinder b einströmen bzw. aus ihm austreten kann, von den Steuerkanten t, und p_ des Kolbens gerade verschlossen. Da der Schieber a den Umfang des Zylinders b besitzt. so ergeben sich für die Öffnungen o, und o_ große Querschnitte. und zwecks weiterer Vergrößerung der letzteren können mehrere Reihen Ein- und Austrittsöffnungen ini Schieber a' etagenförmig übereinander mit entsprechenden Durchbrüchen bzw. Kanälen im Kolben angeordnet werden. Die Eintrittsöffnungen o, sind durch die Zylinderöffnungen q, mit dem Saugwindkessel r und die Austrittsöffnungen o_ durch die Zylinderöffnungen q2 mit dem Druckwindkessel s in ständiger Verbindung. Die Windkessel @-und s sind mit dem Pumpenzylinder organisch verbunden und als ringförmige Räume uni den Zv linder ausgebildet, so tlaß kurze Webe für das Fördermittel erzielt werden. Im Kolben i sind Kanäle t angeordnet, die so gestaltet sind, daß der Flüssigkeitsstrom auf seinem Wege durch den Pumpenzylinder in günstiger Weise geführt und in allmählichem Übergang seitlich abgelenkt wird, um durch einen Ringspalt ir am äußeren Umfange des Kolbens während des Druckhubes in die Austrittsöffnungen o_ des Schiebers zu münden. Infolge dieser Gestaltüng der Kolbenkanäle t werden zugleich mitangesaugte Luft oder Dämpfe bei jedem Druckhub restlos aus dem Zylinder entfernt.
  • Durch die Stimmierung aller dieser Faktoren und durch den Fortfall jeglicher Ventile sind die Widerstände bei der Förderung der Flüssigkeit vom Saugwindkessel r zum Druckwindkessel s beträchtlich herabgemindert und größere Saughöhen, die Förderung dicker, heißer und mit Dämpfen gemischter Flüssigkeiten sowie höhere Umdrehungszahlen ohne Gefährdung der ßetriehssicherlieit möglich.
  • Die De-,vegungs- und Steuerungsverhältnisse gestalten sich wie foll;t: Durch die Verbindung von Schieber und Kolben vermittels Je: Hebels !t und @ler Stan-e k wird der Kolben i -ezwtin-en, die Rewe@@ttn @r (1e, Schiebers a, die nach dem einiachcu I@urlicltrie#li@e:etz erfolgt, initzumachen. 7tigleich wird dadurch, daß der 1-Iebel h mit leg St:iu#--e c um den Schieberzapfen @- eine Witikelhewegut,g ausführt, der Kolben relativ 711111 Schieber verschoben. und zwar, wenn der hurbelzahien t durch den Quadranten I des 1`ur belkrcises g schy: ingt, nach oben im Sinne der Schieberbeweguiig. Hierbei gibt die Steuerkante p, die Eintrittsöffnungen o, frei.
  • Bei der Bewegung ;fies Kurbelzapfens l durch den Quadranten II wird der Kolben relativ zum Schieber im entgegengesetzten Sinne zu dessen Bewegung verschoben und. kehrt in seine ursprüngliche relative Lage zum Schieber zurück, wodurch die Steuerkante p, die Öffnungen o, wieder verschließt. Während dieses ganzen Saughubes bleiben die Austrittsöffnungen o_ geschlossen, und das zu fördernde Mittel kann durch die Eintrittsöffnungen o, aus dem Saug w indkessel r in den vom Schieber und Kolben freigegebenen Zylinderraum einströmen. Beim -Druckhuhe, wenn der Kurbelzapfen l also den C)uadranten III und IV durchläuft, vollzieht sich die deiche Verschiebung des Kolbens nach unten. so daß durch die Steuerkante p_ des Kolbens die Austrittsöffnungen o_ bei verschlossen bleibenden Eintrittsöffnungen eröfinet bzw. mit den Kolbenkanälen t in Verbindung gebracht und wieder geschlossen werden. Das Fördermittel kann nun auf dem Wege durch diese Kolbenkanäle unter allmählicher Ouerschnittsveren-ung aus dem Zylinder in den Druckwindkessel s entweichen.
  • Da die Geschwindigkeit der Winkelbewegung der Sch#eberstange c und des mit ihr verbundenen Hebels h in den Nullstellungen, also beim Beginn des Saulje- und Druckhubes am größten ist, so ist auch dort die Geschwindigkeit der Verschiebung des Kolbens relativ zum Schieber am grüßten. Die Ein- und Austrittsöffnungen o, und o_ werden demgemäß rasch er;iffnet und äeschlossen. Ferner wird hierdurch ein großer Teil der im Sinne der Schieberbewegung im Quadranten I und III erfolgenden relativen Kolbenverschiebung erst am Ende der Quadranten 1I und IV ausgeglichen, wobei der Kolben, inilein er zugleich den Schieberweg zurücklegt, über seine absolute Lage in der oberen und unteren Nullstellung hinausschwingt. Sein Hub ist somit größer als «cr durch den Kurbelradius ;i bedingte Schieberhub, und auch der Hubwechsel des Kolbens erfolgt früher als der des Schiebers, so rlaß sich Schieber und Kolben eine gewisse Strecke, und zwar von den Hubwechsein des letzteren bis zu rlen Hubwechseln des ersteren (Nullstellungen) entgegengesetzt bewegen. Durch <gen Kolben wird also bereits vor Erreichung der oberen Nullstellung; Druckwirlcting und vor Erreichung der unteren Nullstellung Saugwirkung erzeugt. Da nun die Ein- und Austrittsöffnungen in) Schieber erst in den Nullstellungen selbst abgeschlossen werden, so sind sie ain L:nde der Saug- bzw. Druckwirkung noch verhältnismäßig weit geöffnet, und unter allmählichem und stoßfreiem Druckwechsel im Gestänge erfolgt vom oberen Hubwechsel des Kolbens bis zum Abschluß der Eintrittsöffnungen o1 in der oberen Nullstellung bei bis dahin geschlossenen Austrittsöffnungen o_ ein Zurückdrücken des Fördermittels aus dem Zvlinder b in den Saugwindkessel r und vom unteren Hubwechsel des Kolbens bis zum Abschlul5 der Austrittsöffnungen o. in der unteren Nullstellung bei bis dahin geschlossenen Eintrittsöffnungen o, ein Zurückströmen des Fördermittels aus dem Druckwindkessel s in den Zylinder b. Volumetrischer Verlust, bezogen auf den durch den Kurbelradius ai bedingten Hub, entsteht jedoch hierdurch nicht, da lediglich das den überschüssi gen Kolbenhub entsprechende ''olumen nicht gefördert wird.
  • Da der Kolben in den Nullstellungen ini Gegensatz zu dem einfachen Kurbeltrieb infolge seiner Kupplung mit dein Hebel lt bereits eine gewisse Geschwindigkeit besitzt, so können, um der Förderflüssigkeit dort bei nicht genügender Luft im Zylinder bzw. zur Vermeidung übermäßiger Drucksteigerung in demselben bereits einen genügenden Querschnitt zu bieten, die Austrittsöffnungen o_ so angeordnet werden, daß sie in der oberen Nullstellung durch die Steuerkante p, teilweise bereits eröffnet sind. Dein,-emäß beginnt also ihre Eröffnung, noch ehe die Eintrittsöffnungen ganz geschlossen sind. Hierdurch, und da alsdann auch die Eintrittsöffnungen o, bereits eröffnet werden, bevor die Austrittsöffnungen ganz geschlossen sind, wird lediglich der Lieferungsgrad der Pumpe geringfügig vermindert und der Druckwechsel etwas schneller bewirkt.
  • Durch entsprechende Anordnung; der Ein-und Austrittsöffnungen können auch noch andere Steuerungsverhältnisse erzielt «erden. Beispielsweise können die Austritt93ffnungen bereits im oberen Hubwechsel des Kolbens bei dann gleichzeitigem Abschluß der Eintrittsöffnung;en eröffnet werden. Alsdann beginnt auch der wirksame Druckhub dort bereits und nicht erst in der oberen Nullstellung. Oder die Austrittsöffnungen kümien bei bereits im oberen Hubwechsel des 1`olbens erfolgender n- der Eintrittsöffnungen erst hinter der oberen Nullstellung eröffnet werden, so rlaß, wenn größere Luft-oder Dampfmengen (Naßluftpunipen bzw. Pumpen für die chemische Industrie) oder mir Luft.- lizw. (fase unter geringem Überdruck gefördert @@-erden sollen, diese bei Er-Öffnung der Austrittsöffnungen bereits verdichtet sind.
  • Eiii weiterer @\-eaeiitliclier Vorteil ist bei der Pumpe dadurch erreicht, daß auf das Gestänge die in den Totlagen (Nullstellungen) auftretenden maximalen Beschleunigungskräfte vier Triebwerksmassen erst nach voranget;ancxenem Druckwechsel eimvirken und somit, insbesondere bei hohen Umdrehungszahlen, ruhiges und stoßfreies Arbeiten in erhöhtem 'Maße .gewährleistet ist.
  • "Wenn aus dein Saugwindkessel Dämpfe orler Luft, die zwecks Regulierung der volumetrischen Leistung. auch beabsichtigt eingelassen werden können, mit abgesaugt werrlen sollen, so geschieht dies automatisch dadurch, daß sich der Wasserstand im Saugwindkessel der eingedrungenen Luft- bzw. Dampfmenge entsprechend tief einstellt und cjie Eintrittsöffnungen o, des Schiebers a, die sich während des Saughubes an der Wassersäule des Saug-,vindkessels entlang nach oben bewegen, schließlich mit dem Luft- bzw. Dampfraum des Saugwindkessels in Verbindung treten.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Ventillose Kolbenpumpe mit im Zylinder eingebautem, den Kolben unmittelbar umschließendem Rohrschieber, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (i) finit dem Schieber (a) vermittels eines an der Schieberstange (c) angebrachten Hebels (1a) und einer Gelenkstange (k) verbunden ist, so daß der Kolben einerseits die Bewegung des Schiebers mitmacht, anderseits durch die Schwingung des Hebels (h) um Gien Schieberzapfen (e) relativ zum Schieber verschoben wird. wodurch die Steuerung der Ein- und Austrittsöffnungen (o1 und o.@ des Schiebers (a) bei schneller Eröffnung und schnellem Abschluß derselben durch die Steuerkanten (p1 und p,) des Kolbens (i) erfolgt.
  2. 2. Ventillose Kolbenpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von den 'Mittelpunkten der Zapfen (e, d und 7u) gebildeten Dreieck die Linie (I-in, Figr.2) als Stange (c1) ausgebildet wird.
  3. 3. Ventillose 1`olbenpunipe nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der liolben (i:) einen größeren als den durch den Kurbelradius (n) bedingten Hub zurücklegt und bei seinem oberen Hul)"vechsel die Eintrittsöffnungen (o" j. bei seinem unteren Hubwechsel die Aus- trittsöffnun@en (o,) teilweise noch ge- öffnet sind, so dah bis zu deren Abschltil.i in den Nullstellungen unter allmählichem
    Druckwechsel ini Gestänge ein dein über- schüssigen Kolbenhub entsprechender Teil des Fördermittels voni 7_vlinderraum in den Sati-N%-indl;essel zurückbedrückt wird bzw. aus dem Druckwindkessel in den 7_N-linderratim zurückströmt.
DE1919329400D 1919-12-05 1919-12-05 Ventillose Kolbenpumpe Expired DE329400C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5385992A (en) * 1991-03-21 1995-01-31 Borealis Holding A/S Method for the dosage of a fluidized polymerization catalyst into a polymerization reactor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5385992A (en) * 1991-03-21 1995-01-31 Borealis Holding A/S Method for the dosage of a fluidized polymerization catalyst into a polymerization reactor

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