DE518840C - Hydraulischer Antrieb fuer doppelt wirkende Pumpen - Google Patents

Description

Es sind rein hydraulische Antriebssysteme für doppelt wirkende Pumpen bekannt, bei welchen ein Kolben vorgesehen ist, der von einer ihn beiderseits verlängernden Stange durchsetzt wird; diese Stange dient als Tauchkolben in zwei Arbeitskainmern, in die Wasser unter Druck durch Kompressoren gedrückt werden kann. Die Anzahl der Kompressoren muß hierbei der Anzahl der Pumpen gleich sein. Eine derartige Pumpe ist beispielsweise im Patent 415 881 beschrieben. Der Nachteil dieser bekannten Pumpenanlagen ist der, daß sie eine unregelmäßige Leistung aufweisen. Dem könnte zwar dadurch abgeholfen werden, daß eine Anzahl derartiger Pumpen zusammengefaßt wird; einer derartige Anlage würde aber sperrig und kostspielig sein, da jeder Kompressor mit der zugehörigen Pumpe durch zwei Leitungen verbunden sein müßte, die in je eine der Arbeitskammern der Pumpen einmünden.

Die vorliegende Erfindung sieht die Zusammenfassung einer i^nzahl von w-Pumpen der bezeichneten Art vor, bei welcher die Leistung ausgeglichen ist und die Anzahl der Rohrverbindungen zwischen den Kompressoren und den Pumpen gleichfalls auf η beschränkt ist. Dieses Ziel wird analog zu den Vorgängen in elektrischen Mehrphasenapparaten durch eine Versetzung der Kompressorenbewegungen gegeneinander derart erreicht, daß die algebraische Summe der Fördermengen dieser Kompressoren (unter Berücksichtigung des Vorzeichenwechsels, je nachdem das Wasser gesaugt oder gedrückt wird) gleich Null ist, wodurch eine Rückleitung erspart wird.

In den beiliegenden Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise erläutert.

Abb. ι zeigt drei in Sternschaltung angeordnete, doppelt wirkende Kompressoren;

Abb. 2 ist ein Diagramm der Fördermengen;

Abb. 3 und 4 zeigen eine Dreieckschaltung;

Abb. 5 bis 9 zeigen Anordnungen der einzelnen Teile zur Verminderung der Sperrigkeit.

In Abb. ι sind die drei Pumpen mit 14, 14' und 14" bezeichnet, die zugehörigen Kolben mit 15, 15', 15", die diese Kolben durchsetzenden Stangen, welche als Tauchkolben dienen, mit 17, 17', 17". Die Kompressoren sind mit 13, 13', 13" bezeichnet, ihre Kolben sind um 120⁰ gegeneinander auf der Antriebswelle 11 versetzt.

Die Leistung jeder Pumpe (Abb. 2) läßt sich durch eine Kurve wiedergeben, und jede Kurve ist um eine Drittelperiode gegen die beiden anderen Kurven versetzt. Die einzelnen Kurven sind gestrichelt gezeichnet; ihre Resultante ausgezogen.

DieTeilfördermengen der Antriebsleitungen werden durch die folgenden Formeln wiedergegeben:

ι. u = U sin (w t),

2. u' = U sin (w t -\-'i2o°),

3. ii"=ri/sin (w t-\->. 240°).

Hierin bedeutet w die Winkelgeschwindigkeit der Welle 11.

Diese Formeln entsprechen der Stromstärke in den elektrischen Leitungen eines Dreiphasennetzes. Man kann daher Schaltungen verwenden, welche denen der elektrischen Dreiphasenapparate entsprechen, insbesondere die Stern- ader Dreieckschaltung. Dies geschieht durch Verbindung jeder doppelt ao wirkenden Pumpe mit ihrem Kompressor durch eine einzige Leitung 2 bzw. 2' bzw. 2", während die anderen Enden der Pumpen untereinander bei 16 verbunden sind. Der Kolben 15 der Pumpe 14 wird gegen den Mittelpunkt 16 getrieben, wenn die Pumpe 13 die Flüssigkeit in das Rohr 2 drückt. Wenn umgekehrt der Kompressor 13 die Flüssigkeit aus dem Rohr ansaugt, wird der Kolben 15 durch den Druck, den die Tauchkolben 17' und 17" auf den Kolben 17 mittels der in den Pumpenräumen und in den in den Mittel-' punkt 16 einmündenden Leitungen enthaltenen Flüssigkeit ausüben, in umgekehrter Richtung betätigt.

Bei der Anlage gemäß Abb. 3 sind die Förderpumpen 14, 14' und 14" in Dreieck geschaltet. Auf den Kolben 15 der Pumpe 14 wirkt durch Vermittlung der Tauchkolben 17 und 18 der Druckunterschied zwischen den Kompressoren 13' und 13". Dieser Druckunterschied berechnet sich nach der Formel: p = P sin O t +■ 120°) — P sin (w t + 240°) oder p — P sin (w t -j- i8o°)i sin 120⁰.

Ähnliche Formeln ergeben sich für die KoI-ben der Pumpen 14' und 14". Alle drei Kolben führen deshalb die nämlichen Bewegungen aus, die lediglich untereinander um ein Drittel eines vollen Kreislaufes versetzt sind.

Gemäß Abb. 4 sind die Förderpumpen 14, 14' und 14" in Dretieck geschaltet, und die drei Kompressoren 19, 19' und 19" sind doppelt wirkend und ebenfalls in Dreieck geschaltet,

Abb. 5, 5a ist eine Zusammenstellung einer dem Schema der Abb. 3 entsprechenden Einrichtung. Die Kompressoren 13, 13' und 13" sind um 120° gegeneinander versetzt und werden durch dieselbe Kurbel 25 angetrieben. Die Kolben werden von außen her angetrieben, so daß die Pleuelstangen 26, 26' und 26" große Länge erhalten. Die Übertragungsrohrleitungen 2, 2' und 2" werden vom Hochbehälter 21 her gefüllt erhalten. Die Förderpumpen 14, 14' und 14" stehen mit Wasserkammern 27, 27' und 27" sowie 28, 28', 28" und diese durch Ventile 29 mit der Saugkammer und der Druckkammer 31 in Verbindung.

Förderpumpen entsprechend der Anordnung nach Abb. 5, Sa würden zu viel Raum beanspruchen, als daß sie in Bergwerksschächten oder -stollen untergebracht werden könnten. Um die Rauminanspruchnahme zu verringern, sind entsprechend den Abb. 6 und 7 die drei Förderpumpenkörper dicht aneinandergelegt, und die Leitungen und Ventile liegen in den Lücken zwischen den Pumpenzylindern, wodurch ein äußerst gedrängtes zylindrisches Gesamtgebilde entsteht.

Gemäß Abb. 8 sind bei der nämlichen Zylinderanordnung die Ventile ober- und unterhalb jedes Pumpenzylinders angebracht.

Gemäß Abb. 9 sind die drei Pumpenzylinder 14, 14' und 14" in ihrer Achsenrichtung hintereinander angeordnet.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Rein hydraulischer Antrieb ohne Ausgleichfedern für doppelt wirkende Pumpen mit je einem Kolben, der von einer Stange durchsetzt wird, die sich auf beiden Seiten in Gestalt je eines Tauchkollbens in eine hintere und· eine vordere Arbeitskammer fortsetzt, in welche Druckwasser von je einem der in gleicher Anzahl wie die Pumpen vorgesehenen Kompressoren her geschickt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die «-Kompressoren gegeneinander um einen Winkel von je —:

   versetzt sind, derart, daß die algebraische Summe der Förderrnengen dieser Kompressoren (unter Berücksichtigung des Vorzeichenwechsels, je nachdem das Wasser gesaugt oder gedruckt wird) gleich Null ist, was es ermöglicht, unter Weglassung der Rüekleitungen die ji-Kompressoren an die 2M-Arbeitskammern der Pumpen durch nur w-Leitungen anzuschließen, indem die Arbeitskammern und die Leitungen untereinander in gleichartiger Weise verbunden werden wie die Speiseleitungen und die Wicklungen eines elektrischen Dreiphasen-Apparates.
2. 2. Rein hydraulischer Antrieb nach Anspruch ι für drei doppelt wirkende Pumpen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Pumpen in Sternschaltung angeordnet sind (Abb. i), indem jede vordere Arbeitskammer durch eine Leitung (2, 2', 2'') mit den drei Kompressoren (13, 13', 13") in Verbindung steht und die hinteren Kammern sämtlich untereinander verbunden

   sind und die Zusamnienschlußstelle (16) an einen Ausgleichbehälter angeschlossen ist.
3. 3. Rein hydraulischer Antrieb nach Anspruch ι für drei doppelt wirkende Pumpen, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen in Dreieckschaltung angeordnet sind (Abb. 3), indem die vordere Arbeitskammer je einer Pumpe an die hintere Arbeitskammer der benachbarten Pumpe angeschlossen ist, und die von den drei Kompressoren (13, 13', 13") kommenden Leitungen an die Rohre angeschlossen sind, welche je eine vordere und eine hintere Arbeitskammer miteinander verbinden.
4. 4. Rein hydraulischer Antrieb nach Anspruch i, 2 oder 3 für drei Pumpen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der drei Kompressoren (19, 19', 19", Abb. 4) doppelt wirkend ist und die hintere Arbeitskammer jedes Kompressors mit der vorderen Arbeitskammer des folgenden Kompressors verbunden ist, ferner die die Kompressoren mit den Pumpen verbindenden !leitungen an die Rohre angeschlossen sind, welche je eine hintere und eine vordere Kompressorkammer verbinden.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen