DE62005C - Ventilsteuerung für Pumpen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 59: Pumpen.

Der Zweck der Erfindung ist, die Ventile derart zwanglä'ufig zu heben und zu schliefsen, dafs diejenigen Mängel, vor allem die unausbleiblichen Stöfse, welche bei vollständig oder theilweise selbsttätigen Ventilen immer in gröfserem oder geringerem Mafse, je nach der jeweiligen Ausführungsform, vorhanden sind, vermieden werden.

Die Stöfse haben vor allen Dingen ihren Grund in dem zu späten Schlufs des Saugventils im Hubwechsel, weshalb auch schon mannigfache Vorrichtungen zur gezwungenen Schliefsung der Ventile vorgesehen wurden. Aber selbst dann, wenn ein rechtzeitiges Schliefsen des Saugventils stattfindet, entsteht beim Hubwechsel ein, wenn auch nicht so heftiger Stofs. Derselbe hat seinen Grund in nicht vollständiger Ausfüllung des Pumpenraumes mit der Saugflüssigkeit, in der Nothwendigkeit einer Ausdehnung des Pumpenkörpers bei der Drucksteigerung und in dem grofsen Ueberdrack, der zur Eröffnung des Druckventils nöthig und nicht allein in dem Beschleunigungsdruck begründet ist, sondern vor allen Dingen durch den Unterschied der beiderseitigen Druckflächen hervorgerufen wird.

Die im Folgenden beschriebene Ventilsteuerung hat nun den Zweck, diese die unangenehmen Stöfse bedingenden Uebelstände vollständig zu beseitigen.

In beiliegender Zeichnung veranschaulichen Fig. ι und 2 in einer Seiten- bezw. Oberansicht die " Gesammtanordnung der Pumpe mit zwangläufig gesteuertem Ventil, während Fig. 3, 4 und 5 Modifikationen einer solchen darstellen.

Die in Fig. 1 und 2 vorgeführte Pumpe ist eine Doppelplungerpumpe, welche von einer Dampfmaschine mit Schiebersteuerung vermittelst der durchgehenden Kolbenstange angetrieben wird. Ein auf die Schwungradwelle der Kurbel unter 90 + &°~ (s. Diagramm) aufgekeiltes Excenter B — in diesem Falle zugleich Grundexcenter der Dampfmaschine — treibt direct die vier durch eine entsprechende Hebelverbindung unter sich gekuppelten Ventile an. Die Aufkeilung des Excenters und die Lage der Excenterstangenführung (unter dem Dampfschieberkasten) ist derart gewählt, dafs die Eröffnung der Druckventile und Schlufs der Saugventile in einem bestimmten Winkel vor dem Hub wechsel (ab.bezw. c d im Bogenmafs, s. Diagramm), der Schlufs der Druckventile und Eröffnung der Saugventile genau im Hubwechsel erfolgt. Z- B. bei der in der Zeichnung angegebenen rechtsseitigen Todtlage und der entsprechenden Excenterstellung bei b hat sich das linksseitige Druckventil IH um ein der Strecke a-b entsprechendes Stück geöffnet. Die Eröffnung fand im Punkte α statt, wo auch der Schlufs des zugehörigen Saugventils eintrat. Ganz dasselbe findet mit Bezug auf Ventile I und II in c d statt.

Die Stangenverbindung zwischen den einzelnen Ventilen ist diesen Rücksichten entsprechend dimensionirt. Die Anbringung der Excenterstangenführung geschieht derart, dafs man das Stück der Voreröffnung der Druckventile von B (Voreilung) aus rückwärts gleich b α abträgt und nun α mit der der entgegengesetzten Kurbeltodtlage entsprechenden Excenterstellung c verbindet, worauf man in die

auf dieser Sehne α c in ihrer Mitte errichteten Senkrechten den Mittelpunkt der Führung hineinlegt. Wenn demnach das linksseitige Druckventil α mit der Voreröffnung a b öffnet, so mufs es in c, also genau im Hubwechsel, wieder schliefsen. Das rechtsseitige Druckventil öffnet sich in d mit der Voreröffnung de und schliefst sich wieder in b, also genau wieder im Hubwechsel. Ebenso haben a b und c d ihre Bedeutung auf den Verschlufs der Saugventile. Von der Führung aus führt eine Kuppelstange k nach einem auf der Steuerwelle des ersten Druckventils sitzenden Hebel h, welcher seinerseits wieder mit einem auf der Steuerwelle des zweiten Saugventils sitzenden Hebel h^l verkuppelt ist. Jedes Druckventil ist seinerseits wieder mit dem zugehörigen Saugventil gekuppelt. Zur Minderung der in dem Uebertragungsmechanismus etwa entstehenden Stöfse können Wägungshebel eingeschaltet werden.

Die Steuerwellen s werden durch Stopfbuchsen in das Innere des Pumpenkörpers eingeführt und übertragen ihre Bewegung vermittelst eines auf denselben befestigten Daumens d auf das Ventil derart, dafs ungefähr die Hälfte der Excenterbewegung dem Ventil mitgetheilt wird und während der anderen Hälfte der Daumen frei wegschwingt. Das Anheben des Ventils geschieht also durch den Druck des Daumens d, wohingegen beim Schliefsen des Ventils letzteres dem wegschwingenden Daumen infolge Federgewichtes oder Flüssigkeitsdruckwirkung kraftschlüssig folgt. Z. B. bei der in Fig. ι gezeichneten Plungerstellung hat der Daumen des Saugventils I eben seine Freischwingung beendigt, hebt aber das Ventil entgegen dem auf dem Ventil lastenden Federdruck an. Das Anheben geschieht mit grofser Geschwindigkeit, welche ihrerseits bis auf Null abnimmt, umkehrt und wieder bis zu einem Maximum, welches im nächsten Hubwechsel erreicht ist, anwächst, in allen Stadien genau so, wie es die Plungerbewegung erfordert. Die Ventilbewegung ist also genau das Reciproke der Plungerbewegung.

Dadurch, dafs vor dem Ende des Saughubes das Saugventil geschlossen und das Druckventil geöffnet wird, ist eine sofortige energische Ausfüllung des Pumpenraumes mit Flüssigkeit erzielt. Durch eine zweckmäfsige Bemessung dieser Voreröffnung des Druckventils und Vorschliefsung des Saugventils kann erzielt werden , dafs der Druckwechsel in den Hubwechsel oder sogar noch vor den letzten verlegt wird. Die Folge ist ein ruhiger, sanfter Gang, und als Nutzanwendung hieraus ergiebt sich, dafs eine erhebliche Steigerung der Umdrehungszahl der Pumpe vorgenommen werden kann, mit anderen Worten, dafs mit derselben Pumpe, entsprechend der höheren Umdrehungszahl, mehr gefördert oder zur Erzielung desselben Förderquantums die Pumpe viel geringer dimensionirt werden kann; ein Ueberdruck kann unter solchen Verhältnissen natürlich nicht zu Stande kommen.

Damit die Ventile jederzeit erfafst und gehoben werden können, werden sie als entlastete Ventile ausgeführt, welche sowohl einsitzig, mehrsitzig als auch Etagenventile sein können. Weil nun kein Flüssigkeitsdruck auf den Ventilen lastet und der Andruck durch einen verhältnifsmäfsig schwachen Feder-, Gewichts- oder einen vermittelst eines auf der Ventilspindel befestigten Plungers erzeugten Flüssigkeitsdruck geschieht, so kann die Dichtungsfläche aufserordentlich gering bemessen, gleichsam als Schneide ausgebildet werden, so dafs der Uebelstand verschieden grofser Druckflächen hierdurch fast gänzlich beseitigt wird. Das Ventil kann beliebig hochgehoben werden, so hoch, dafs ein dem Querschnitt im Ventilsitz gleich grofser Querschnitt zum Durchströmen des Wassers freigemacht wird. Das Saugventil kann oben und das Druckventil unten angebracht werden, ein Fall, der bei solchen Pumpen, wo das Wasser unter Druck meist aus einem Hochbehälter zufliefst (Accumulator-Hochdruckpumpe), von Bedeutung wäre und sehr bequeme Rohrleitungen zuläfst.

Die Steuerungsbewegung kann sowohl von der Schwungradwelle als auch von einer bis zur Pumpe verlängerten Steuerwelle der Dampfmaschine oder auch von der Kolbenbewegung einer unter 90⁰ verkuppelten Nachbarmaschine oder auch — eine Duplexhubpumpe ohne Schwungrad vorausgesetzt — von der Nachbarmaschine vermittelst Excenters oder Curvenscheibe erfolgen. Der erste Fall ist in Fig. 1 bis 2 veranschaulicht und die diesbezügliche Anordnung vorhin beschrieben worden. Der zweite Fall ist in Fig. 3 und 4 beiliegender Zeichnung vorgeführt und der letzte Fall in Fig· 5·

In Fig. 3 und 4 ist auf der Welle w ein Excenter e^l derart aufgekeilt, dafs die Bewegung des mit demselben in Verbindung stehenden Ventils genau in der Weise, wie dies bei der vorhin beschriebenen Anordnung erläutert wurde, vor sich geht. Die Excenterstange greift direct an einen Hebel der durch Stopfbuchse in den Pumpenraum geführten Steuerwelle s¹, auf welch letzterer ein das Heben des Ventils herbeiführender Daumen d² befestigt ist. Das Schliefsen des Ventils geschieht wiederum kraftschlüssig. Statt die Ventilsteuerwelle durch Stopfbüchse in das Innere des Pumpenraumes zu führen, kann dieselbe, wie die punktirte Anordnung der Fig. 3 zeigt, auch aufserhalb des Pumpenraumes angebracht werden.

Claims (1)

1. In Fig. 5 sitzt auf einer rohrenden Welle η>^λ eine Curvenscheibe k², welche einen bei c drehbaren Winkelhebel ff¹ in schwingende Bewegung versetzt. Das Ventil wird durch den Arm/¹ gehoben, während der Schlufs des Ventils wiederum kraftschlüssig erfolgt. Die Curvenscheibe mufs natürlich derart gestaltet und angeordnet sein, dafs die Bewegung des Ventils nach den vorhin aufgestellten Grundsätzen stattfindet.

   Pa te nt-An s ρ rüch:

   Bei einer Ventilsteuerung für Pumpen, bei welcher eine behufs des nöthigen Kraftschlusses durch Gewichts-, Feder- oder Flüssigkeitsdruck belastete Steuerspindel mit einem schwingenden, von einem umlaufenden Kreisexcenter oder Curvenscheibe angetriebenen Hebel so gepaart ist, dafs die Spindel mit Ventil beim Aufwärtsgange des Hebels durch diese zwangläufig mitgehoben wird und beim Abwärtsgange desselben ihm kraftschlüssig folgt, die Anordnung ein- oder mehrsitziger Ventile, welche mit ihren Spindeln starr verbunden sind und infolge geeigneter Voreilung des Kreisexcenters e¹ oder geeigneter Gestaltung der Curvenscheibe k² vermittelst der Führungsstange k und Hebel hh^l der Steuerwelle s, Fig. i, bezw. Steuerwelle s¹, Fig. 3 und 4, oder Hebel fcf¹, Fig. 5, derart gesteuert werden, dafs die zwangla'ufige Eröffnung der Druckventile vor dem Hub wechsel in Verbindung mit der zwangläufigen Eröffnung der Saugventile im Hubwechsel erfolgt, zum Zwecke der Vermeidung von Stöfsen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.