DE406709C - Presspumpe - Google Patents

Description

Hans Paris in Cottbus.

Von den verschiedenartigen Pumpwerken für hydraulische Pressen hat trotz mancherlei Mangel bekanntlich die von einer sparsam arbeitenden Kraftmaschine mittelbar oder unmittelbar angetriebene Kolbenpumpe mit Kurbclantrieb die größte Wirtschaftlichkeit.

Aus bekannten Gründen drängt im Maschinenbau alles auf Schnellbetrieb hin, womit namentlich für den Antrieb von Pressen mit ίο ihrem allgemein stark schwankenden Energiebedarf der wesentliche Vorteil verbesserten Ausgleichs durch die rascher umlaufenden Schwungmassen verbunden werden könnte. Die Anwendung hoher Umlaufzahlen scheitert bei den bisher bekannten Kolbenpreßpumpen aller wieder an dem durch ungenaue Ventilbewegung bedingten raschen Sinken des volumetrischen Wirkungsgrades, und die versuchte Beseitigung dieses !Mangels durch Steuerung , der Abschlußorgane hat zu keinem befriedigenden Erfolg geführt.

Noch ein weiterer Nachteil der bisher bekannten Kolbenpreßpumpen mit Kurbelantrieb hängt z. B. mit dem mehr oder weniger plötzliehen Einsetzen des stark schwankenden Druckwasserbedarfs der Presse zusammen. Man hat es bei weitem nicht genügend in der Hand, die von ersteren geförderte Preßwassermenge dem plötzlich und innerhalb weitester Grenzen schwankenden Druckwasserverbrauch der Presse ohne wesentlichen Energieverlust anzupassen, insbesondere auch die Pumpe augenblicklich stillzusetzen und sofort wieder anspringen zu lassen. Man läßt zum Zweck steter Bereitschaft vielmehr die gesamte Pumpe mit ihrer bedeutenden Pendelmasse und ihrer durch eine Anzahl strammer Packungen verstärkten Eigenreibung allgemein dauernd laufen. Tatsächlich liegt der Kraftbedarf der gewöhnlichen Kolbenpreßpumpen mit Kurbelantrieb im Leerlauf bei etwa 10 bis 15 Prozent der Nutzleistung, was um so mehr insGeAvicht fällt, als dieDauer der Leerlaufzeiten allgemein das Vielfache der immer kurzen Preßzeiten ausmacht. Der Gesamt verbrauch an mechanischer Arbeit während des nutzlosen Leerlaufs pflegt daher noch größer zu sein als der für die eigentliche Preßarbeit.

Mit vorliegender Erfindung lassen sich die angegebenen sowie weitere Nachteile umgehen. Trotz verhältnismäßig langsamer sowie nicht zu oft wiederholter Ventilbewegung gewinnt man damit dennoch die Vorteile des Schnellbetriebes, insbesondere ist eine ausreichende Energiespeicherung in dem schnell umlaufenden Schwungrade ermöglicht. Dadurch erübrigt sich wiederum die Anwendung eines hydraulischen Akkumulators, woraus sich einerseits eine außerordentliche Vereinfachung der Gesamtanlage sowie anderseits eine wesentlich wirtschaftlichere Arbeitsweise ergibt, insofern als die mittels der Pumpe zu erzeugende Wasserpressung nicht mehr dem Höchstdruck des Akkumulators, sondern nur dem jeweiligen Widerstand der wechselnden Preßarbeit zu entsprechen hat.

Ferner gestattet die Erfindung eine einfache und rasche, erforderlichenfalls plötzliche Anpassung der geförderten Flüssigkeitsmenge an den jeweiligen, durch die wechselnde Preßarbeit bedingten Druckwasserbedarf der Presse unter Vermeidung jeder Abdrosselung, d. h. lediglich durch Regelung oder Aussetzung der Pumpenkolbenbewegung, wobei die Schwungmasse ruhig weiter umlaufen kann. Unnötige Leerlaufarbeiten sind damit also vermieden.

Nach der Erfindung wird das im wesentlichen durch eine Bewegungsübertragung von

der Kurbel auf den Pumpenkolben mittels ; eines Schaltwerks erreicht, so daß allgemein ^! einer Umdrehung der Antriebskurbel nur ein Teilhub des Pumpenkolbens entspricht, mithin eine gewisse Anzahl solcher Umdrehungen für den Gesamtpumpenhub erforderlich ist. Es ist zwar bekannt, bei Pumpen für den geringen Trink- oder Hauswasserbedarf den Kolben von Hand mittels eines Schaltwerks absetzend zu bewegen. Demgegenüber handelt es sich hier aber um den Betrieb von hydraulischen Pressen, auch .erfolgt der Antrieb in anderer Weise und maschinell durch umlaufende Antriebsglieder wie Kurbelgetriebe.

Die Abb. ι und 2 der Zeichnung stellen ein Ausführungsbeispiel dar.

Die mit dem Schwungrad 41 umlaufende Welle ι treibt durch die Kurbel 2 und den Zapfen 3 die Schubstange 4 und den Kreuz-

ao kopf 5, letzteren innerhalb seiner Führung 6 zwischen den Punkten 7 und 8, in bekannter Weise andauernd hin und her. An dieser Schwingung nehmen die beiden an dem Kreuzkopfzapfen 9 angelenkten, um den Zapfen 10 pendelnden Hebel 11 teil. Diese sind gemäß Abb. 2 unten fest miteinander verbunden und laufen hier in zwei Zapfen 12 aus, die zwischen den Punkten 13 und 14 hin und her pendeln. Durch Vermittlung der Lenker 15 wird nun der untere Zapfen ιό des um den fest gelagerten Zapfen 17 schwingenden Doppelhebels ι & zwischen den Punkten 19 und 20 hin und her bewegt. An den Schwingungen dieses Doppelhebels nehmen wiederum seine Zapfen 21 und 22 teil derart, daß sich z.B. bei Drehung der Kurbel 2 im Sinne des Uhrzeigers aus der dargestellten Lage der Zapfen 21 und damit auch die an ihm angelenkte Klinke 23 zunächst aufwärts bewegen muß.

Letztere legt sich mit ihrem oberen Ende 24 in eine der Zahnlücken der mit dem Verdrängerkolben 25 zusammenhängenden, unten nochmals geführten Zahnstange 26 und drückt ihn um ein der Schwingung entsprechendes Stück aufwärts in seinen Zylinder 27 hinein. Dabei muß die über dem Kolben 25 im oberen Raum des Zylinders befindliche Preßflüssigkeit durch das Ventil 28 in die Druckleitung 29 befördert werden. Währenddessen schwingt der Zapfen 22 nebst seiner dabei über die Zähne auf der anderen Seite der Stange 26 lose hinweggleitenden Klinke 30 um ebensoviel abwärts, bis die Kurbel 2 bei der angenommenen Rechtsdrehung in der Horizontallage und der Kreuzkopf bei 8 angelangt ist. λ'οη diesem Augenblick an bewegen sich die Schaltklinken 23 und 30 in entgegengesetzter Richtung, d. h. 23 abwärts und 30 aufwärts, indem nun letztere den Pumpenkolben 25

βο weiterdrückt. Das Spiel wiederholt sich, solange an den beiden mit den Klinken 2^ und 30 verbundenen Augen 31 und τ,2 durch Stangen 33 und 34 ein Zug nach oben ausgeübt wird. Wenn dagegen nach Ankunft des Kolbens 25 in seiner oberen Endlage durch irgendeine, gewünschtenfalls selbsttätige Umsteuerung die Stangen 33 und 34 abwärts gedrückt werden, so kommen die oberen Klinkenenden 24, 35 außer Wirkung und dafür die unteren linden 36 und 37 der Klinken 23, 30 in Eingriff, d. h. von jetzt an bewegt sich der Kolben 25 abwärts bis in seine untere Totlage, also bis zum nächsten Druckwechsel an den Stangen 33 und 34. Dabei wird das im unteren Raum des Pumpenzylinders 27 befindliche Druckwasser in die Leitung 29 gedrückt, während sich der obere Zylinderraum durch das \^rentil 38 wieder mit Leitungswasser anfüllt.

Das Lager des Zapfens io ist nach der Zeichnung mit dem Boden des hydraulischen Steuerzylinders 39 verbunden, dessen feststehender Kolben 40 hier am unteren Teil der Geradführung 6 befestigt ist. Durch Zuführung oder Ableitung von Preßwasser beiderseits des Kolbens 42 kann dieser Steuerzylinder, also auch das mit ihm \-erbundene Lager des Zapfens 10 verstellt und durch Absperrung des im Zylinder befindlichen Wassers auch festgehalten werden. Bei einer so vorgenommenen Senkung des Zylinders 39 und '!es damit zusammenhängenden Lagers des Zapfens 10 wird der Ausschlag des Hebelauges 12 notwendig kleiner, und sobald sich der Zapfen 10 mit dem Zapfen 12 deckt, wird dieser Ausschlag sogar gleich Null. Auf diese Weise ist je nach Erfordernis eine einfache Regelung oder gar eine Stillsetzung des Kolbens 25 zu erreichen, während das Schwungrad 41 und die Kurbel 2 mit angenähert gleicher Geschwindigkeit ruhig weiterlaufen. Einer Umdrehung der Antriebskurbel 2 entspricht nur ein Teilhub des Kolbens 25, und eine gewisse Anzahl ihrer Umdrehungen ist also nötig, um den Kolben von dem einen Hübende bis zum anderen zu drücken. Die Kurbelwelle nebst Schwungrad laufen dabei mit größerer Drehzahl um, und damit ist man je nach Anordnung der Maschine oder Wahl der Verhältnisse aber in der Lage, die erforderlichen Schwungmassen in genügender Größe zur Energiespeicherung, etwa im Schwungrad, noch unterzubringen, zwecks Ausgleichs des durch die wechselnde Preßarbeit bedingten, stark schwankenden Energiebedarfs der Presse.

Die für die Ausführung eines ganzen Pumpenkolbenhubes erforderliche Umdrehungszahl der Kurbel läßt sich leicht veränderlich und so der Geschwindigkeitsverlauf des Pumpenkolbens regelbar machen, damit wiederum auch derjenige des Preßkolbens.

Je nach den besonderen Bedürfnissen könn-

ten noch gewisse Elemente der Übertragung, der Regelung o. dgl. eingefügt oder auch fortgelassen werden, wie selbstverständlich überhaupt auch jede andere Verstellung gewählt werden kann, um das Getriebe in sich veränderlich zu machen. Man könnte so die Schubstange 4 mit ihrem Zapfen 9 direkt am Auge 16 angreifen und die Geschwindigkeitsveränderung durch Verstellung des Zapfens 3 in bekannter Weise, etwa wieder auf hydraulischem Wege, bewirken lassen, so daß der Kurbelarm größer oder kleiner wird.

Bei der vorbeschriebenen Regelungsart waren zunächst jeweils selbsttätig einfallende Klinken angenommen. Eine davon abweichende zweite Art der Regelung wird demgegenüber durch besondere Steuerung der Klinken erreicht, indem man etwa durch geeignete Steuervorrichtungen an den Stangen 33 und 34 dafür sorgt, daß die Klinke bei Hubwechsel nicht sofort in die nächste, sondern erst in eine der folgenden Zahnlücken einfällt, nachdem der Doppelhebel 18 einen gewissen Teil seines Ausschlages wieder zurückgelegt hat. Dabei würde dann der Ausschlag der Punkte 12 und 16 sogar der gleiche bleiben können, während die durchschnittliche Kolbengeschwindigkeit je nach der Steuerbewegung der Stangen 33 und 34 größer oder kleiner oder auch gleich Null wird, wiederum unabhängig von der Kurbelumlaufzahl. Um bei dieser letzteren Regelungsweise die Geschwindigkeit des Pumpenkolbens gleich Null zu machen, d. h. um ihn augenblicklich stillzusetzen, hätte man nach Abb. 1 nur nötig, die Stangen 33 und 34 und damit die Punkte 31 und 32 durch die erwähnte besondere Steuerung auf Mittellage zu bringen, so daß keine Klinke in Eingriff'kommen kann. Diese Art der Stillsetzung wird im allgemeinen sogar plötzlicher erfolgen als die im Anfang beschriebene unter Benutzung des Steuerkolbens j 40, und wenn man z. B. mit den Stangen 33 j und 34 einen vorgesteuerten kleinen hydrau- i lischen Kolben verbindet, der bei Erreichung 1 entweder eines bestimmten Preßhubes oder ; eines bestimmten, im voraus eingestellten Preßdruckes in „ekannter Weise zur Wirkung kommt und die Stangen 33 und 34 verstellt, so ist damit eine selbsttätige und augenblickliche Stillsetzung nicht allein des Pumpenkolbens, sondern auch der Presse erreichbar, die noch in Verbindung mit einer selbsttätigen Rückführung des Preßkolbens usw. in die Anfangslage gebracht werden kann.

Eine derartige selbsttätige Umsteuerung kann man natürlich auch in Verbindung mit dem Steuerkolben 40 vornehmen, ebenso wie z. B. auch eine Ausführung möglich wäre, bei der neben der vorbeschriebenen Regelung des Getriebes in sich etwa durch den Steuerkolben 40 noch außerdem eine selbsttätige Vorrichtung z,ur augenblicklichen Stillsetzung oder Umsteuerung etwa an den Stangen 33 und 34 angebracht ist.

Die Ausbildung der einzelnen Teile kann beliebig vorgenommen werden, je nach den besonderen Verhältnissen. So könnte man für die Antriebe gewisser hydraulischer Arbeitsmaschinen auf die Wirkung der unteren Seite des Zylinders 27 verzichten, also den Kolben nur als gewöhnlichen Taucher ausbilden. Hier würde dann z. B. die unterhalb der Zapfen 21 und 22 hängenden Klinkenhälften mit ihren Eingriffzähnen 36 und 37 ganz fortfallen. An Stelle der Verzahnung zu beiden Seiten der Verlängerung 26 des Pumpenkolbens 25 läßt sich gelegentlich auch nur mit einseitiger Verzahnung, d. h. auch mit nur einer der beiden Klinken 23 oder 30, auskommen. An Stelle des in der Zeichnung dargestellten einzigen Pumpenkolbens kann man unter Umständen mehrere nebeneinander anordnen.

Claims (3)

1. Patent- Ansprüche:

   ι . Preßpumpe, deren hin und her gehender Kolben von einem dauernd umlaufenden Antriebsgliede, wie Kurbel oder Exzenter, aus bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem dauernd umlaufenden Antriebsgliede (2) und dem Pumpenkolben (25) ein Schaltwerk (17, 18, 21, 22, 23, 24, 26, 30, 35, 36, 37) angeordnet ist, so daß allgemein einer Umdrehung des Antriebsgliedes nur ein Teilhub des Pumpenkolbens . entspricht, mithin eine gewisse Anzahl solcher Umdrehungen für einen Gesamtpumpenhub erforderlich ist.
2. 2. Preßpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinken (²3> 3°) des Schaltwerks zwecks Regelung oder Aussetzung der Pumpenkolbenbewegung gesteuert werden.
3. 3. Preß pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schaltklinken (23, 30) bewegende Getriebe (2, 4, 5, 6, 11, 15, 18) zwecks Regelung oder Aussetzung der Pumpenkolbenbewegung nach bekannter Weise in sich veränderlich gemacht ist.

   Hierzu t Blatt Zeichnungen.