DE66641C - Steuerung für Dampf - Vacuumpumpen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

KLASSE 59: Pumpen.

Die zweikammerigen Dampf-Vacuumpumpen oder sogenannten Pulsometer leiden an dem Uebelstande, dafs sie nicht sicher oder rechtzeitig umsteuern, wenn die Kammern ungleichmäfsig arbeiten bezw. ihre Saug- und Druckperioden nicht rechtzeitig beenden. Letzterer Umstand findet namentlich bei grofser Saug-, höhe und Förderhöhe des Pulsometers statt, und e,i resultirt aus diesem Uebelstande ein zu grofse:· Dampfverbrauch, verminderte Leistung und verminderte Betriebssicherheit des Wasserhebers.

Diese Mängel sollen durch die vorliegende Steuerung beseitigt werden.

An der grofsen Kammer α ist oben ein Dampfkopf und unten das Ventilgehäuse einer einfach wirkenden Pumpe festgeschraubt. In dem erweiterten Kopfe dieser grofsen Kammer a ist ein Gefäfs, die Umsteuerungskammer oder kleine Kammer b, frei eingehängt, so dafs sie mit dieser einen concentrischen, sich nach oben verjüngenden Kanal bildet, welcher die Verbindur g der grofsen Kammer mit dem Dampfkopf c es Apparates herstellt. Die kleine Kammer b ist ein geschlossenes, durch Nietung und Lotung luftdicht hergestelltes Gefäfs von halbkugelformiger Gestalt, deren obere Gefäfswand eine Membran c bildet. Mit dieser Membran i:st die hohle Schieberstange d verbunden, welche sowohl zur Verbindung der Membran mit dem cylindrischen Dampfschieber e als auch als Dampfkanal für die kleine Kammer b . dient. An beiden Enden ist die Schieberstange in Bohrungen geführt und der Hub derselben durch die Bundringe m und m¹ begrenzt. Am oberen Ende ist die hohle Schieberstange geschlossen.

Die Zuleitung von Dampf in die kleine Kammer geschieht durch die keine Oeffnung/, welche dicht über dem Bunde m der Schieberstange angebracht ist, sowie unterhalb der Membran durch die Oeffnungen 0 und o¹ für Dampf- und Condensationswasser. Bei der höchsten Stellung der Schieberstange, welche der Dampfabsperrung durch den Schieber e und der Saugperiode des Apparates entspricht, legt sich der Bund m der Schieberstange gegen die untere Fläche der Verschlufs- _% schraube des Apparates und sperrt dadurch mittelst einer dazwischenliegenden elastischen Scheibe die Oeffnung f bezw. den Dampf in der kleinen Kammer gegen die grofse Kammer ab.

Die Dampföffnung f ist in ihrer Grofse für jeden thätigen Apparat nach den gegebenen Verhältnissen besonders bemessen, oder sie ist durch einen Konus oder Hahnkegel im geschlossenen Ende der Schieberstange genau einstellbar gemacht.

Zur Erklärung der Wirkungsweise des Apparates erübrigt zu erwähnen, dafs derselbe das Condensationswasser in der kleinen Kammer durch Rohrverbindung mit dem Ventil g selbstthätig entfernt und. das erforderliche Einspritzwasser aus dem Druckrohr durch das Spritzrohr h erhält.

Wirkungsweise des Apparates: Die Kammer α sei mit Wasser gefüllt und der Dampfschieber e sei ein wenig geöffnet, welche Stellung der Mittellage oder Gleichgewichtslage der Membran entspricht; dann kann bei geöffnetem Sperrventil ν Kesseldampf eintreten und mittelst seines Druckes auf die Membran c den Dampfschieber e vollständig öffnen.

Mit diesem Zeitpunkt beginnt die Druckperiode des Apparates, in welcher das Wasser durch Dampfdruck aus demselben entfernt wird und Dampf in die kleine Kammer b eintreten bezw. dieselbe mit Dampf von gleicher

Spannung füllen kann. Erreichen Dampf und Wasser in α die Kante des nach dem Druckrohr führenden Kanales, oder die sogenannte Condensationslinie, so ist das Gleichgewicht zwischen Dampf- und Wassersäule gestört und es tritt sofort Druckverminderung des Dampfes ein. Diese Druckverminderung in der grofsen Kammer bewirkt entsprechenden Dampfüberdruck in der kleinen Kammer, so dafs sich die Membran derselben mit dem Dampfschieber e hebt und den Dampfzutritt nach a und b absperrt; letzteres geschieht infolge der verhältnifsmäfsig grofsen Druckfläche der Membran bei geringer Druckdifferenz in beiden Kammern; und da ferner in diesem Momente die weitere Condensation oder Druckverminderung des Dampfes in der grofsen Kammer durch die selbstthätige Einspritzung von Druckwasser vorschreitet, so kann ein Zurückfallen oder Oeffnen des Dampfschiebers in dieser Condensationsperiode nicht stattfinden. Dadurch wird aber bewirkt, dafs das zutretende Spritzwasser nur den in der grofsen Kammer eingeschlossenen Dampf auf die für die Saughöhe erforderliche Spannung zu condensiren hat, da frischer Dampf, wie es bei Pulsometern häufig der Fall ist, in dieser Periode nicht eintreten kann, mithin Dampf- und Spritzwasser erspart wird.

Mit Beendigung der Vacuumperiode füllt sich der Apparat wieder mit Wasser, und der Druck in der grofsen Kammer kann bis zum atmosphärischen Druck und darüber hinaus durch den Zuflufs des Einspritzwassers steigen. Doch bevor das letztere eintritt, dient die kleine Kammer zum Umsteuern bezw. zum Oeffnen des Dampfschiebers e. Denn sobald das aufgesaugte Wasser die Aufsenwände der kleinen Kammer benetzt oder von allen Seiten umgiebt, condensirt sich der Dampf in derselben, und .es tritt Druckverminderung in derselben ein, welche eventuell nahe das Vacuum erreichen kann, so dafs bei geringem Ueberdruck in der grofsen Kammer die Membran e sinkt und den Dampfschieber e öffnet, um Dampf zur Einleitung einer neuen Druckperiode einzulassen.

Die kleine Kammer b beschleunigt demnach auch hier die Umsteuerung und vermindert dadurch den Verbrauch von Einspritzwasser. Diese Umsteuerungskammer ist aus einem gutleitenden und dünnwandigen Material von geringer specifischer Wärme, z. B. Kupfer, herzustellen.

Die beschriebene Dampfpumpe gestattet noch eine weitere Präcision in der Dampfsteuerung, welche namentlich bei grofsen Förderhöhen von Vortheil sein kann. Denn beachtet man, dafs der Dampfschieber e in der Mittel- oder Gleichgewichtslage der Membran nur wenig offen steht oder für eine bestimmte Oeffnung eingestellt werden kann, so wird er in der Druckperiode des Apparates aus seiner tiefsten Stellung, welche er beim Eintritt von Kesseldampf erhält, in diese Stellung zurückkehren, sobald die kleine Kammer durch Dampfzuflufs durch die Oeffnung f dieselbe Spannung erlangt hat, wie die grofse Kammer. Hieraus resultirt bei entsprechender Einstellung der Dampföffnung f, dafs der Dampfschiebef e gegen Ende der Druckperiode, in welcher das Wasser im Druckrohr eine grofse Geschwindigkeit erlangt hat, in seine Normal- oder Anfangsstellung zurückgeht und dadurch den Dampfzuflufs vermindert, so dafs die Expansion des Dampfes in Verbindung mit der lebendigen Kraft der Wassersäule für Danipfersparnifs, namentlich aber zur Erlangung eines ruhigen Schlusses des Druckventils am Ende der Druckperiode zur Geltung kommt.

Es bleibt noch zu dem Apparat die selbstthätige Abführung des Condensatibnswassers aus der kleinen Kammer, sowie die Regulirung des Einspritzwassers anzugeben. Erstere geschieht, wie schon erwähnt, mittelst des Ventils g, welches aufserhalb der Pumpe auf der Fufsplatte oder tiefer bis nahe am unteren Ende des Saugrohres desselben aufgestellt ist und durch eine Rohrleitung mit der kleinen Kammer in Verbindung steht, und zwar ist diese Rohrleitung vom Boden der kleinen Kammer bis unter das Ventil geführt, so dafs Wasser oder Dampf nur bei Uebergewicht derselben über der Ventilbelastüng durch 'das Ventil g abfliefsen kann. Damit nur Condensationswasser aus der kleinen Kammer austreten kann bezw. dasselbe aus derselben selbstthätig entfernt wird, mufs die Belastung des Ventiles g dem höchsten in der kleinen Kammer auftretenden Dampfdruck plus einer Wassersäule, welche· das Verbindungsröhrchen etwa zu Hälfte ausfüllt, entsprechen bezw. mit dem Drucke derselben im Gleichgewicht stehen. Steigt dann das Condensationswasser im Verbindungsröhrchen, so ist bei der höchsten Dampfspannung in der kleinen Kammer dieses Gleichgewicht gestört, d: h. das Ventil g öffnet sich zum Abflufs des im Verbindungsrohr hinzugetretenen Condensationswassers. Dieses Spiel wiederholt sich bei jeder' Pulsation des Apparates, sobald der Dampf in der kleinen Kammer in der Druckperiode seine höchste Spannung, d. i. dieselbe Spannung erhält, wie der Dampf in der grofsen Kammer, und welcher in der Druckperiode des Apparates dem Gegendruck der zu hebenden Wassersäule im Druckrohr entspricht. Von diesem Zeitpunkte vermindert sich zwar infolge Eintretens der Gleichgewichtslage der Membran c der Zuflufs des Dampfes in die grofse Kammer, aber die Spännung desselben bleibt bei angemessener Einstellung des Schieberventils e constant und nur die Geschwindigkeit der Wassersäule im

Druckrohr verlangsamt sich vor Beendigung der' Druckperiode. : ,

Der Gegendruck der Wassersäule im Druckrohr ist daher für die Belastung des Ventils g durci Gewichte mafsgebend, wenn nicht vorgezojen wird, die Tarirung dieser Gewichtsbelastung für verschiedene Druckhöhen des Apparates dadurch zu vermeiden, dafs das Condensationswasser über dem Ventil g durch ein Rohr in das Druckrohr der Pumpe geleitet wird, damit die jeweilige Wasserdrucksäule der Pumpe das Ventil g direct belastet. Hierbei wird das Condensationswasser der Umsteuerungskammer immer mindestens bis zur Höhe der Condensationslinie des Apparates aus dem Verbindungsröhrchen in das Druckrohr der Pumpe gedrückt. Es bleibt noch zu erwähnen, dafs der bei Beginn der Druckperiode zum Oeffiien des Druckventils der Pumpe momentan erforderliche höhere Dampfdruck sich durch die kleine Oeffnung f nicht auf die kleine Kammer übertragen kann und daher ohne Einflufs auf die Belastung des Ventils g bleibt.

Die Regulirung des Einspritzwassers behufs sparsamen Verbrauchs desselben geschieht mittelst des Spritzrohres h, dessen Ausmündung durch einen von aufsen stellbaren Konus mehr oder weniger verengt werden kann und dadurch die Zuführung einer veränderlichen Wassermenge bei unverändertem Druck aus dem Druckrohr gestattet.

Eiie¹ ebenso präcise Dampfsteuerung des Apparates kann auch erreicht werden, wenn die Umsteuerungskammer b anstatt mit Wasserdampf mit Dampf einer Flüssigkeit von niedrigem Siedepunkt, wie Alkohol, Aether etc., gefüllt und hermetisch geschlossen wird.

Di2 Aufgabe, besteht darin, diesem in der Umsieuerungskammer eingeschlossenen Dampf durch die Dampfhitze des Apparates in der Druckperiode desselben eine solche Spannung zu gsben, dafs dieselbe bis'zur Beendigung der Druckperiode stets geringer ist als die Spamung des Wasserdampfes im Apparat.

Un diese Aufgabe zu lösen, ist es nothwendig, die Umsteuerungskammer für jede Drucihöhe des Apparates besonders vorzurichte η bezw. zu füllen.

Letzteres geschieht durch Verdampfung der bezw. Flüssigkeiten, z. B. Aether, in der Umsteue-ungskammer, wenn diese in einem OeI-bade. dessen Temperatur gleich der Temperatur des zur Drucksäule erforderlichen Wasserdampfes ist, erhitzt wird. Ein an der Umsteue:'ungskammer angeschlossenes und später leicht zu schliefsendes Bleiröhrchen verbindet die Kammer mit dem Ventil, welches der. in der Kammer gewünschten Spannung entsprechend belastet ist. Durch die Erhitzung der Umsteuerungskammer im Oelbade wird zunächst die atmosphärische Luft aus derselben ausgetrieben, dann werden die überschüssigen Aetherdämpfe entfernt, so dafs nur die überhitzten .Aetherdämpfe, deren Spannung der Belastung des erwähnten Abgangsventils entspricht, zurückbleiben und in dieser hermetisch abzuschliefsen sind. . .

Wird diese so vorgerichtete Umsteuerungskammer in den Apparat eingesetzt, so wird die Wärme des Wasserdampfes in der Druckperiode des Apparates die Aetherdämpfe in der' Umsteuerungskammer spannen, so dafs dieselben in gleichem Sinne, wie vorher beschrieben, wirken, d. h. nach Beendigung der Druckperiode durch Ueberdruck der Dampfschieber e schliefsen und nach Beendigung der Saugperiode durch Minderdruck infolge Abkühlung durch Saugwasser den Dampfschieber öffnen.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Steuerung für Dampf-Vacuumpumpen, bestehend aus einer im oberen Theil der Pumpenkammer angeordneten Umsteuerungskammer (b), welche, mit einer kleinen Oeffnung ffJ versehen, sich durch diese während der Druckperiode der Pumpe mit Dampf bis zur Spannung der Pumpenkammer füllt, so dafs sie durch ihre Spannung mittelst einer Membran (c) ein Dampfzuflufsventil (e) schliefst, sobald bei Beendigung der Druckperiode Minderdruck in der Pumpenkammer eintritt, andererseits bei Beendigung der Saugperiode das Dampfzuflufsventil wieder öffnet, sobald der in der Umsteuerungskammer durch das sie umgebende Saugwasser bis auf Atmosphärenspannung condensirt, wobei die selbsttätige Abführung des Condensationswassers in der Umsteuerungskammer in der Druckperiode der Pumpe durch ein Ventil (g) erfolgt. :

2. Eine Ausführungsform der unter i. gekennzeichneten Steuerung, bei welcher die Umsteuerungskammer b hermetisch verschlossen und mit einer geringen Menge Flüssigkeit von niedrigem Siedepunkt gefüllt ist, welche während der Druckperiode durch die Dampfhitze der Pumpenkammer Dämpfe von bestimmter Spannung bildet, so dafs die Umsteuerungskammer durch diese Spannung wie in i. bei Beendigung der Druckperiode ein Dampfzuflufsventil (e) abschliefst, sowie bei Beendigung der Saugperiode infolge Condensation ihrer Dämpfe durch das Saugwasser das Dampfzuflufsventil (e) mittelst Membran (c) öffnet.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.