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Druckwasseranlage mit Preßpumpe und gewichtsbelastetem Druckwasserspeicher
Bei Hebe- und Arbeitsmaschinen, Preßvorrichtungen u. dgl., die mit Druckwasser betrieben
werden, neuerdings auch bei Hochdruckdampfanlagen, schaltet man zwischen die den
Druck erzeugenden Pumpen und die Verbrauchsstellen des Druckes zum Ausgleich der
Druckschwankungen einen Druckspeicher. Dieser besteht aus einem Zylinder, in dem
sich ein in der Regel gewichtsbelasteter Kolben bewegt. Die von einer Pumpe geförderte
Flüssigkeitsmenge drückt den Kolben bei ruhendem oder geringem Druckverbrauch in
die Höhe. In der Endlage schaltet sich der Speicher dann selbsttätig aus, indem
er z. B. den Antriebsmotor für die Pumpe stillsetzt oder die Ventile der Pumpe anhebt,
so daß die Förderung aufhört. Wenn bei zunehmendem Kraftverbrauch der Kolben sinkt,
so schaltet er selbsttätig die Pumpe wieder ein, die also entweder unter voller
Lastoder aber leer läuft. Druck und Fördermenge der Pumpe bleiben also bei diesen
bekannten Anlagen wesentlich konstant.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, den Druck des Speichers
gegen Ende seiner Füllung dadurch zu erhöhen, daß man ihm eine zusätzliche Feder
oder Gewichtsbelastung gibt. Mit dieser Verstärkung des Speicherdruckes stand jedoch
die Arbeit der Speisepumpe in keinem Zusammenhang. Gegenüber diesen bekannten Anordnungen
besteht die vorliegende Erfindung darin, daß Druckspeicher und Preßpumpe dadurch
miteinander in Verbindung gebracht werden, daß der Speicherdruck durch Änderung
der Gewichtsbelastung einstellbar ist, während die Fördermenge der Preßpumpe in
den sich aus der Änderung der Gewichtsbelastung vergebenden Druckbereichen des Speichers
zwischen ihrem oberen und unteren Förderbereich selbsttätig regelbar ist.
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Eine Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung ist in der Abbildung
veranschaulicht, und zwar zeigt die dargestellte Anordnung einen Druckspeicher in
Verbindung mit einer Hochdruckdampfkesselanlage. Es bezeichnet i einen Kraftsammler,
dessen Kolben 2 im normalen Betrieb mit dem festen Gewicht 3 und einer lose aufliegenden
zusätzlichen Belastung 4. versehen ist. Der Druckraum 5 ist durch die Leitungen
6 und p mit der Druckpumpe 8 und mit dem Hochdruckdampfkessel 9 verbrunden. Die
Druckpumpe hat mehrere Zylinder io und wird über ein Vorgelege i i durch einen Elektromotor
12 angetrieben. Die Drehzahl des Motors kann durch einen Widerstand 13 geändert
werden. An Stelle des Elektromotors kann natürlich jede beliebige andere Antriebsmaschine
verwendet werden. Von der Achse des Motors 12 wird ein Fliehkraftregler 14 angetrieben,
dessen Stehzeug eine Nockenwelle
15 verdreht, die durch
Anheben der Pumpenventile 16 die Leistung der Pumpe regelt. Die Fördermenge wird
also in diesem Fall in Abhängigkeit von- der Drehzahl des Antriebsmotors bestimmt.
Die Fördermenge kann natürlich auch in anderer Weise in Abhängigkeit von irgendeiner
der Betriebsgrößen geregelt werden.
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Die Anlage arbeitet nun folgendermaßen: Der Kraftsammler i hält den
Druck in der Verbrauchsleitung konstant, solange .er sich in einem Meßhereich 18
bewegt. Die Pumpe 8 fördert bei einer bestimmten Drehzahl die normale Fördermenge.
Vermindert sich nun der Verbrauch an Druckwasser, so wird bei gleichbleibender Drehzahl
der Pumpe der Druck im Kraftsammler i :etwas steigen; wodurch der Kolben 2 mit seinen
Gewichten nach .oben gedrückt wird. Durch eine Reihe elektrischer Kontakte
i g, die durch .den vorübergleitenden Kolben betätigt werden, wird durch
Vermittlung eines Magneten 2o, dessen Erregerwicklungen zu- oder abgeschaltet werden,
der Hebel des Regelwiderstandes 13 verstellt, der die Drehzahl der Antriebsmaschine
12 und somit die Fördermenge verringert. Hierbei sinkt der Druck in dex Leitung,
so daß der Kolben 2 stillsteht oder sinkt, wobei sich das oben beschriebene Regelverfahren
im umgekehrten Sinne abspielt. Der Regler 13 kann natürlich auch durch ein beliebig
anders ausgebildetes Steuerorgan betätigt, statt der elektrischen kann eine mechanische
Kraftübertragung zwischen Kolben- und Regeleinrichtung angeordnet werden.
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Bei Anwendung eines Elektromotors zum Antrieb der Förderpumpe 8 kann
die Drehzahl und mit ihr die Fördermenge nur in engen Grenzen. verändert werden.
Um den Regelbereich zu erweitern, ist der Fliehkraftregler 14 vorgesehen, der von
-der Motor-oder der Pumpenwelle angetrieben wird. D ex Regler verstellt beim-Unterschreiten
einer bestimmten Drehzahl die Nockenwelle i 5 so, daß die Ventile 16 nacheinander
angehoben werden. Die Pumpe arbeitet dann mit weniger Zylindern und fördert dementsprechend
bei gleicher Drehzahl eine geringere Druckwassermenge. Der Fliehkraftregler kann
z. B. bei: Kesselspeisepumpen durch einen Servomotor, der in Abhängigkeit von der
Belastung einer Kraftmaschine gesteuert wird, ,ersetzt werden..
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Ist eine Drucksteigerung in der Verbrauchsleitung erforderlich, so
läßt man den Kolben 2 des Speichers i durch Umschalten der. Regelvorrichtung 20
über den' Regelbereich z 8 hinaussteigen. Das Belastungsgewicht 4 des Kolbens wird
dann mit deal Federn 21 gegen das Zusatzgewicht 22 anlaufen und diese so lange bei
fortschreitender Drucksteigerung in der Verbrauchsleitung zusammendrücken, bis das
Zusatzgewicht 22 abgehoben wird. Dieses ruht '.in der Bereitschaftsstellung auf
Federn 23, so daß das Aufnehmen und Absetzen des Zusatzgewichtes und die Drucksteigerung
ganz allmählich vor sich gehen. . Der weitersteigende Kolben 2 gelangt schließlich
in den Regelbereich 24, in dem die Regelvorrichtung zur Konstanthaltung des Druckes
genau wie innerhalb des Regelbereiches 18, jedoch bei erhöhtem Drück, arbeitet.
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Läuft der Kolben 2 mit seinem Zusatzgewicht 22 gegen das Querhaupt
25 und steigt der Druck in der Verbrauchsleitung weiter, so wird durch den federbelasteten
Kolben 17, der unter dem Druck in der Leitung 6 steht, die Nockenwelle
15 so gedreht, daß sämtliche Ventile der Pumpe angehoben werden und die Pumpe
aufhört zu fördern.
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Fällt infolge erhöhten Verbrauches in der Leitung oder infolge Versagens
der Pumpe oder der Antriebsmaschine der Druck, so sinkt der Kolben 2 durch den Regelbereich
24 hindurch. Das Belastungsgewicht 22 legt sich hierbei auf die Federn 23 und wird
allmählich abgehoben. Ebenso wird bei weitersinkendem Kolben das Gewicht 4 durch
die Federn 26 aufgefangen. In der Endstellung oder hart davor schließt das Gewicht
4 einen Kontakt 27 und setzt eine zweite, parallel zur ersten angeordnete Reservepumpenanlage
in Betrieb, die an die Leitung 28 angeschlossen ist und in ganz gleicher Weise wie
die Hauptpumpe arbeitet und geregelt wird. Hierbei kann die Hauptpumpe 8 vollständig
abgeschaltet werden: Für den Fall, daß auch die Reservepumpe versagt, schließt der
auch nach Ablage des Gewichtes 4 infolge mangelnden Gegendrukkes weitersinkende
Kolben 2 den Kontakt 29. Dieser löst dann irgendwelche Sicherheitsvorrichtungen
aus; bei der Hochdruckkesselanlage des Ausführungsbeispiels kann @er z. B. die bei
derartigen Anlagen gebräuchlichen Feuerlösch- und Kesselschutzeinrichtungen auslösen,
indem er z. B. durch Öffnen eines Ventils 30 einen Wasserschleier zwischen Feuerung
und Rohrbündel legt.
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Mit Hilfe der Erfindung wird erreicht, daß bei Druckspeicheranlagen
die Pumpe entsprechend dem jeweiligen Bedarf an Druckflüssigkeit fördert, wobei
der Druck verändert werden kann. Letzteres ist besonders wichtig bei Anlagen mit
sehr langen Leitungen, um einen Ausgleich der Rohrleitungsverluste herbeizuführen
oder auch, wenn es .erwünscht ist, an der Verbrauchsstelle zeitweise einen höheren
Druck zur Verfügung zu haben. Die Möglichkeit, weitere Resiervepumpen einzuschalten,
ist besonders wichtig für Hochdruckkesselanlagen. Infolge des kleinen Wasserraumes
derartiger
Kesselanlagen muß die fortlaufende Speisung derselben stets gewährleistet sein.
Für den Fall, daß sämtliche Speisepumpen versagen, kann die Feuerung abgestellt
oder gelöscht oder es können soonstige an sich bekannte Sicherheitsvorrichtungen
in Tätigkeit gesetzt werden.