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.Hydraulisch betriebene Pumpenanlage zum Fördern zäher Flüssigkeiten
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch betriebene Pumpenanlage zum Fördern
zäher Flüssigkeiten, beispielsweise schwer fließender Öle, und besteht insbesondere
darin, daß sowohl der den Förderdruck für die zähe Flüssigkeit erzeugenden Kolben
als auch die den Einlaß und Auslaß der zähen Flüssigkeit steuernden Ventile durch
eine über eine gemeinsame Verteilungskammer verteilte Druckflüssigkeit gesteuert
werden. In einer derartigen Einrichtung können für die Rückwärtsbewegung des Kolbens
eine oder mehrere vorzugsweise hydraulisch betätigte Antriebsvorrichtungen vorgesehen
sein. Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß in der Verteilungskammer für die Steuerung
der Druckflüssigkeit vorgesehene Ventile am Ende der Rückwärtsbewegung des Kolbens
durch eine vom Kolben selbst gesteuerte Auslösevorrichtung in die Stellung gebracht
werden, in der die Druckflüssigkeit auf die Ein- und Auslaßventile für die zähe
Flüssigkeit einwirkt. Gemäß der weiteren Erfindung ist in der von der Verteilungskammer
nach den Ein- und Auslaßventilen führenden Verbindungsleitung für die Druckflüssigkeit
ein federbelastetes Ventil vorgesehen, das bei Erreichen eines bestimmten Druckes
eine an die Verbindungsleitung angeschlossene Druckleitung öffnet, durch die dem
Zylinder des Kolbens Druckflüssigkeit für die Vorwärtsbewegung des Kolbens zugeführt
wird. Weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und
zwar zeigt Abb. i eine Anlage gemäß der Erfindung in schematischer Anordnung teilweise
im Schnitt, Abb. a einen Aufriß eines Teiles der Anlage gemäß der Erfindung, ebenfalls
teilweise im Schnitt, und Abb. 3 einen Einzelteil einer Anordnung nach Abb. a in
vergrößertem Maßstabe im Schnitt. Bevor die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform
im einzelnen beschrieben wird, sei zunächst die grundsätzliche Arbeitsweise der
Anlage kurz erläutert.
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In der Zeichnung ist bei A ein Kolben einer hydraulischen Anlage gemäß
der Erfindung dargestellt, der nach Art eines Differenzialpumpenkolbens ausgebildet
ist. Das eine mit einem Zylinder a zusammenwirkende Kolbenende i dient dazu, die
zu fördernde zähe Flüssigkeit durch ein Ventil To bei der Bewegung in Richtung des
Pfeiles a anzusaugen und bei entgegengesetzter Richtung durch ein Ventil ii in einen
nicht dargestellten Druckbehälter zu
fördern. Das Ende 3 mit größerem
Querschnitt wird durch eine Druckflüssigkeit in einem 7.ylinder 4 beeinflußt. Dieser
Antriebskolben 3 wird in dem Ausführungsbeispiel durch die Druckflüssigkeit im Zylinder
4 lediglich entgegen der Pfeilrichtung a bewegt. Den Antrieb in Richtung des Pfeiles
erhält der Differenzialkolben dagegen beispielsweise durch den Druck einer in den
Zylinder 6 wirkenden Flüssigkeit. Sowohl die Ein- und Auslaßventile to und ti für
die zähe Flüssigkeit als auch der Druckzylinder 4 stehen über ein Rohrleitungsnetz
mit einer Verteilungskammer 29 in Verbindung, in der in geeigneter Weise gesteuerte
Ventile angebracht sind, die die Druckflüssigkeit auf die entsprechenden Leitungen
verteilen. Zum Steuern dieser Ventile ist eine Auslösevorrichtung mit zwei Stellungen
vorgesehen. In der einen Stellung werden die Ein-und Auslaßventile in die zum Zulassen
der Flüssigkeit notwendige Stellung gebracht, während der die Druckflüssigkeit aus
dem Zylinder 4 entweichen kann; in der anderen Stellung werden die Ein- und Auslaßventile
so eingestellt, daß die zähe Flüssigkeit in den Sammelbehälter, die Druckflüssigkeit
dagegen in den Zylinder 4 eingeleitet wird. Durch eine maschinell angetriebene Nockenscheibe
81 wird die Auslösevorrichtung in die erste Stellung gebracht. Das Umschalten der
Auslösevorrichtung aus der ersten Stellung in die andere Stellung wird dagegen durch
den Differenzialkolben selbst bewirkt.
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Es sei nun die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform im einzelnen
beschrieben. Wie bereits erwähnt, wirkt das Hochdruckende i des Differenzialkolbens
auf die zähe Flüssigkeit in einem Zylinder 2. Das Niederdruckende 3 steht dagegen
unter der Einwirkung einer Druckflüssigkeit, beispielsweise Wasser, in dem Zylinder
4. Für die Rückwärtsbewegung, d. h. die Bewegung in Richtung des Pfeiles a, sind
zwei ständig belastete Rückzugskolben 5 vorgesehen, die sich in den Zylindern 6
bewegen und über Kolbenstangen 7 mit einem Kreuzkopf 8 des Differenzialkolbens verbunden
sind.
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An den Zylinder 2 schließt sich ein Schieberkasten 9 an, der ein einseitig
wirkendes Einlaßventil to und ein zweites einseitig wirkendes Auslaßventil ti zum
Steuern der weiter zu fördernden zähen Flüssigkeit enthält. Die Ventilspindel 12
des Einlaßventils to ist mit der Ventilspindel 13 gleichgerichtet und mit dieser
verbunden. Die Spindel 13 trägt einen Kolben 13', der in dem mit den Rohren 15 und
16 verbundenen Zylinder 14 arbeitet. Die Ventilspindel 17 des Auslaß- oder Druckventils
ti ist gleichgerichtet mit der Kolbenstange 18, deren Kolben 18' in einem mit den
Rohren 2o und 21 verbundenen Zylinder i9 arbeitet. Das Rohr 16 schließt sich an
ein Rohr 2o an, und beiden Rohren ist ein federbelastetes Entlastungsventil 22 gemeinsam.
Die Rohre 15 und 2i werden durch ein gemeinsames Rohr 23 miteinander verbunden.
Ein nach einer Wasserquelle führendes Rohr 25 steht mit dem Rohr ao durch ein mit
einem Ventil ausgestatteten Rohr 24 in Verbindung. Durch das Rohr 25 wird Druckwasser
der genannten .Quelle entnommen, und zwar zweckmäßig unter einem Druck von 5o kg
per qcm. Das durch das Rohr 15 in den Zylinder 14 eingeführte Druckwasser kommt
auf der ganzen Fläche des Kolbens 13' zur Geltung, um das Ventil to zu schließen,
während das durch das Rohr i6 in den Zylinder 14 eingeführte Druckwasser nur auf
eine dem Ringraum zwischen der Kolbenstange 13 und dem Kolben 13' entsprechende
Fläche wirkt, um das Ventil to zu öffnen. Druckwasser tritt in den Zylinder i9 aus
dem Rohr 21 und kommt auf der ganzen Fläche des Kolbens 18' zur Geltung, um das
Ventil ii zu öffnen. Das durch das Rohr 2o in den Zylinder ig eingeleitete Druckwasser
wirkt auch hier nur auf den Ringraum zwischen der Kolbenstange 18 und Kolben 18',
um das Ventil i1 zu schließen.
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Zur Erzielung" einer vollkommenen Dichtigkeit sind die Kolben 13'
und 18' mit Dichtungsmaterial 28 versehen.
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In einer Verteilungskammer 29 arbeiten das Druckventil 3o, ein Auslaßventi131,
ein einseitig wirkendes Ventil 32, _und ein federbelastetes Ventil
33, Abb. 3. Der Einlaßkanal 34 des Schieberkastens 29 steht durch das Rohr
35 mit dem Auslaßende der hydraulischen Pumpe B, Abb. 2, in Verbindung und arbeitet
mit einem Druck von etwa too kg pro qcm. In dem Rohr 35 sind zwei Ventile 36 in
einem Abstande voneinander angeordnet. -Eine Kammer 37 in dem Schieberkasten 29
wird durch das mit einem Ablaßventil 39 versehene Rohr 38 mit dem hydraulischen
Zylinder 4 verbunden. Eine weitere Kammer 4o des Schieberkastens 29 steht mit dem
Ende des Rohres 23 in Verbindung weit ab von den Zylindern 14 und i9. Die Kammer
41 des Schieberkastens 29 schließt sich an ein mit Ventil 46 ausgestattetes Auspuffrohr
41' an, welches von einem nach dem Wasserbehälter 43 führenden Röhr 42 abzweigt.
Die hydraulische Pumpe B entnimmt durch das mit Ventil 45 ausgestattete Rohr 44
Wasser aus dem Rohr 42. In einem zwischen den " Rohren 35 und 44 angeordneten Rohr
48 ist ein Umleitungsventil 47 eingeschaltet, und zwischen dem Rohr 35 und dem Ventilkörper
49 eines Hilfsventils ist ein Zwischenrohr 48' vorhanden, welches mit einem Nadelventil
5o ausgestattet ist. Das in dem Körper 49 angeordnete Hilfsventil 51 beherrscht
den Durchtritt des Wassers aus dem Rohr 48'
nach dem Rohr .12 durch
das Zweigrohr 52, welches das Rohr .12 mit dem Ventilkörper .19 verbindet. Das Hilfsventil
51 besitzt einen Kolben 53, der in der Kammer 54 arbeitet, die durch das Rohr 55
und das mit Ventil 56 versehene Zweigrohr 55' mit der Kammer q.o des Ventilkastens
verbunden wird. Von dem Rohr 35 führt ein Druckwasserzuführungsrohr 57 nach dem
Ventilschieberkasten 29 etwaiger weiterer Differenzialkolbenanordnungen. Von dem
Rohr 25 zweigt ein Rohr 58 ab, welches durch die Rohre 59 und 6o mit den Zylindern
6 verbunden ist. Die Rohre 59 und 6o stehen mit einem federbelasteten Entlastungsventil
61 in Verbindung. Zwischen den Rohren 58 und 59 ist gleichfalls ein Ventil 62 zwischengeschaltet,
und an dem Rohr 59 befindet sich noch ein Ablaßv entil 63.
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Die Ventile 3o bis 33 werden durch schraubenförmig gewundene Druckfedern
6q.-67 auf ihren Sitz gedrückt (Abb. 3). Die unteren Enden der Ventilspindeln 30'
und 31' weisen Anschlagflächen 68 und 69 auf, welche von Stellschrauben 70, 71 erfaßt
werden können. Diese sind an einem dreiarmigen, unterhalb des Ventilkastens 29 bei
75 drehbar gelagerten Hebel 72, 73, 74 einstellbar befestigt. Der Arm 73 dieses
Hebels steht durch eine Stange 76 mit dem oberen Ende eines Hebels 77 in Verbindung,
der mit einem Zapfen 78 zwischen seinen Enden an dem Bock 79 drehbar gelagert ist.
An dem unteren Ende des Hebels 77 befindet sich eine Rolle oder ein Zapfen 8o, welcher
in ständiger Berührung mit der Hubscheibe 81 sich befindet. Die Nockenscheibe sitzt
auf einer in dem Bock 79 drehbar gelagerten Welle 82. Die `Felle trägt noch ein
Schneckenrad 83, das mit einer auf der Welle 85 sitzenden Schnecke 84 in Eingriff
steht. Unter Vermittlung der Zahnräder 87 und 88 wird die `Felle 85 von einem Elektromotor
86 angetrieben. Der Arm 7.1 des Hebels 72, 73, 74 trägt ein einstellbares Gegengewicht
89. Das untere Ende des Armes 72 trägt einen Backen go, der in einen Schlitz 9i
einer in Böcken 93, 94 verschiebbar geführten Stange 92 eingreift. Die Stange 92
ist mit einem Kolben 95 verbunden, der in einem Zylinder 96 spielt. Dieser Zylinder
bildet zusammen mit dem Kolben 95 eine Puffereinrichtung. In dem Bock 94 ist eine
federbelastete, lotrecht bewegliche Sperrvorrichtung 97 untergebracht, die mit einer
Nut und Rille in der Welle oder Stange 92 in Zusammenwirkung tritt. Das Sperrorgan
97 wird von einem Arm 98 des Winkelhebels 98, 99 erfaßt, der bei ioo in dem Bock
94 drehbar gelagert ist. Der Arm 99 ist durch die Stange ioi drehbar mit dem einen
Ende eines Hebels io2 verbunden, welcher durch einen Zapfen 103
zwischen seinen
Enden drehbar gelagert ist. Sein anderes Ende kann über einen gleitbaren Anschlagstab
104 von einem an dem Kreuzkopf 8 sitzenden Anschlag io5 erfaßt werden.
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Zum Verständnis der Wirkungsweise seien im folgenden noch einige wesentliche
Punkte angegeben. In dem Ausführungsbeispiel herrscht in den Zylindern 6 der Rückzugskolben
5 ein Druck von 5o kg/qcm. Für die Wirkungsweise des Ventils 33 ist noch zu beachten,
daß dieses Ventil entgegen der Spannung der Feder 67 geöffnet wird, wenn das Druckwasser
in der Kammer .4o eine vorgeschriebene Druckhöhe erreicht, die genügt, um das Einlaßventil
zu schließen, aber nicht, um das Auslaßventil zu öffnen. Durch das Ventil
33 wird alsdann Druckwasser durch die Kammer 37 und das Rohr 38 in den Zylinder
q. eingelassen. Erst nach einer weiteren Steigerung des Druckes wird das Auslaßventil
ii geöffnet. Das Ventil 47 hat den Zweck, den jeweils gewünschten Druckausgleich
zwischen der druckführenden Leitung 35 und der drucklosen Leitung 44 herbeizuführen.
- Dadurch läßt sich die Geschwindigkeit regeln, mit welcher der Zylinder q mit Druckflüssigkeit
gefüllt wird.