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Schwimmersteuertmg für Drugkluftflüssigkeitsheber Die Erfindung betrifft
einkan=erige, schwimmergesteuerte Druckluftflüssigkeitsheber, wie sie besonders
in Bergwerken, Baugruben usw. zur Hebung von sich ansammelndem Wasser dienen, wobei
das Wasser durch Injektorwirkung der Diucklüft in den Förderbehälter des Hiebers
hineingesaugtwird (Druck-- und Saug-pumpe) oder durch seine eigene Schwere in den
Förderbehälter einströmt (Unterwasserpumpe). Vor allem bezieht sich die Erfindung
auf Heber der vorbezeichneten Art, bei denen das Entlüftungsventil -,erst in der
Höchstlage des Schwimmers geschlossen wird.
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Diese Druckluftflüssigkeitsheber besit;en einen empfindlichen übelstand
in bezug auf die Schließbewegung -des Entlüftungsventils. Bei einem bekannten,
als Druck- und Saugpumpe arbeitenden Heber mit ununterbrochener Druckluftzufuhr
tritt während der Füllperiode nicht nurdie durch das steigende Wasser verdrängte
Luft durch das Entlüftungsventil, sondern durch dasselbe wird auch in dieser Periode
die dem För;derhehälter zugeführte Druckluft mit hoher Geschwindigkeit nach außen
geleitet, um durch eine injektorartige Wirkung einen Unterdruck im Förderbehälter
hervorzurdfen und das Wasser anzusaugen. Nähert sich nun der Schwimmer während d#r
Füllung des Förderbehälters seiner »öchstlage und der Zufluß des Wassers zum Behälter
hört aus irgendeinem, Grunde plötzlich auf, so bleibt das Entlüftungsventil in seiner
Mittellage steh-en, wobei der Durchtrittsquerschnitt der Entlüftungsöffnung verringert
ist, so daß die Druckluft weder voll an dem Ventilkegel vorbei in den Auslaß noch
voll in den Förderbehälter strömt. Tritt nun wieder ein Zufluß an Wasser zum Ebrderbehälter
eip, so ist die Druckluft wegen des
verringerten Durchtrittsquerschnitts
nicht in der Lage, den toten Punktzuübenvinden"d.h. weiteres Wasser in den Förderbehäher
hineinzusaugen. Hierdurch kann also eine Störung ira Betrieb des Hebers eintreten.
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Die Erfindung hat den Zweck, diesen übelstand zu beseitigen.' Sie
besteht darin, daß das unabhängig von der Schwimmerstellung dauernd in Schließrichtung
belastete, durch eine Sperrvorrichtung voll offen gehaltene Entlüftungsventil vom
Schwimmer beim Eintritt in seine H.öchstlage durch Auslösung der Sperre plötzlich
geschlossen -wird.
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Bei einer vorzugsweisen Ausführung des erfindungsgemäßen Hebers weist
die Spindel des Entlüftungsventils eine Ringnut o. dgl. auf, in welche in der Offenstellung
des Ventils ein Spierrstift eingreift, d#r mit einem in einer Stütze der Spindelführung
gelagerten Winkelhebel derart gelenkig verbunden ist, daß dieser ihn aus seiner
Sperrstellung zurückzieht, sobald der Schwimmer bei Eintritt in seine Höchstlage
den Winkelhebel mitnimmt.
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Dadurch, daß das Entlüftungsventil bei dieser Steuervorrichtung während
der Füllung des Behälters ständig voll offen ist, kann die Druckluft bei H#ebern,
die z. B. ' als Saugpumpe arbeiten, in jeder Phase der Füllung mit unverminderter
Stärke andem Ventilkegel vorbeiströmen und die erforderliche Saugwirkung ausüben,
während durch die Belastung des Ventils in seiner Schließrichtung und das Wirksamwerden
dieser Belastung beim Eintritt des SchwimmersinseineHöcbstlage ein sicheres und
vollkommenes Schließen des Kegelventils herbeigeführt wird, die Druckluft also dann
restlos im Förderbehälter zur Wirkung gelangt, um das angesaugte Wasser hinauszudrücken.
Träte also im letzten Ab-
schnitt der Füllperiode -eine Stockung der Zufuhr
des Wassers ein, so bliebe, diese ohne nachteilige Wirkung, weil dann
je nach dem Stand des Wasserspiegels im Förderbehälter das Kegelventil entweder
vollständig offen bleibt oder aber fest verschlossen wird, weil es eine ungünstige
Zwischenlage nicht einnehmen kann. Auch bleiben bei der vorgesehenen Sperrung des
Kegelventils in seiner Offenstellung hefti*e Bewegungen des einströmenden Wassers
innerhalb des Behälters auf die Stellung des Kegelventils ohne Einfluß.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Offenhalten des Entlüftungsventils
während und zum plötzlichen Abschluß desselben am Ende der FüUperiodi3 ist nicht
nur bei Hebern mit ununterbrochener Zufuhr der wechselweise saugend und drückend
-%virkenden D ruckluft, sondern auch bei solchen Hebem verwendbar, bei welchen
die Druckluft nur während der Entleerungsperiode zum Hinausdrücken des Wassers in
den Förderbehälter geleitet wird, wobei über das schwimmergesteuerte Entlüftungsventil
gleichzeitig das Druckluftzulaßventil gesteuert wird. Auch bei diesen Hebem ist
es ebenfalls von Wichtigkeit, daß das Entlüftungsventil während des Zuströmens des
Wassers stets voll offen bleibt, so daß die im Behälter vorhandene Luft unbehindert
ausströmen und dementsprechend das zu fördernde Wasser mit großer Geschwindigkeit
einströmen kann. Ebenso muß verhütet werden, daß durch heftige Bewegungen des einströmünden
Wassers das Entlüftungsventil vorzeitig geschlossen und damit das Drucklufteinlaßventil
geöffnet wird. Diese Bedingungen werden durch die erfindungsgemäß#e Vorrichtung
vollkommen erfüllt. Außerdem hat dieselbe bei diesen Hebern noch den Vorteil, daß
die Belastung des Entlüftungsventils in der Schließrichtung bei der Auslösung gleichzeitig
eine zusätzliche Kraft darstellt, die bei der öffnung des Druckluftzulaßventils
mitwirkt und die sich sonst nur durch Verwendung besonders großer Schwimmer, z.
B. Täuchschwimmer, herbeiführen läßt.
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An sich sind schon Druckluftflüssigkeitsheber mit Schwimmersteuerungbekanntgeworden,
bei welchen das Schließen des Entlüftungsventils beün Eintritt des Schwimmers in
seine Höchstlage durch eine von diesem ausgelöste besondere Scl-Aießl,-,raft,erfolgt.
Bei diesen bekannten Hebern wird die Schließkraft von Kippgewichten geliefert, die
nicht C ZD unabhängig vom Schwimmer angeordnet, sondern starr mit der Achse
des Schwimmerhebels verbunden sind. Derartige Heber können nur dann einwandfrei
arbeiten' wenn sie genau senkrecht aufgestellt sind, d. h. wenn der Kippunkt
des Kippgewichts stets ein und dieselbe Lage mit Bezug auf die Achse des Schwimmerhebels-
hat. Steht der Heber auch nur um ein 'Geringes abweichend von dieser bestimmten
Lage, so schaltet das Kippgewicht die Ventile entweder zu früh oder zu spät. Nimmt
der Heber gewisse Schräglagen ein, so kann es vorkommen, daß das Kippgewicht überhaupt
vollständig versagt. In rauhen Betrieben, wie z. B. in Bergwerken, in Baugruben
usw., ist es aber geradezu ausgeschlossen, den Heber immer genau senkrecht aufzustellen.
Vielfach gerät er auch schon durch ein Versetzen des Gebirges von selbst in eine
andere Stellung. Die vorgeschlagenen bekannten Flüssigkeitsheber mit Kippgewicht
sind daher in den meisten Fällen unbrauchbar und haben deshalb auch in Bergwerken
usw. bisher keine Anwendung gefunden.
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Demgegenüber wird bei der vorliegenden Vorrichtung die gewünschte
plötzliche Schließbewegung des Entlüftungsventils auch in jeder Schräglage des Flüssigkeitshebers
erreicht.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise
dargestellt, undzwarzeigt Abb. i einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß
ausgebildeten Druckluftflüs-#igkeitshebermit ununterbrochener Druckluftzufuhr'und
Abb. 2 einen ähnlichen Schnitt durch den o'beren Teil eines Hehers mit Druckluftzuftilir
nur während der Entleertingsperiode., Der Förderbehälter i des Hebers ist
als liegender Behält6r ausgebildet. 2 ist die Einlaßöffnung für das zulaufende bzw.
anzusaugende Wasser, vor der sich -ein Rückschlagventi13 befindet. 4 ist die ebenfallsmit
einem Rückschlagventil 5 versehene Förderleitung des Hebers. Die Steuerungdes
Hebers wird von einem Deckel 6 getragen, welcher auf eine öffnung
7 in der oberen Wand des Förderbehälters aufgesetzt ist.
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Bei der Ausführui#g nach Abb. i'tritt die Druckluft durch einen Stutzen
8 # und strömt durch Kanäle des Deck:,els 6 zu Düsen 9, die
in einer größeren Anzahl um ein Kegelventil io angeordnet sind. An Stelle dieser
einz-elnen Düsen kann auch eine entsprechende Ringdüse vorgeselien--sein, welche
die Druckluft in Richtung der Erzeugenden des Ke els ZD 9
io austreten läßt.
Das Kegele#entil io dient der Abspel:rung oder öffnung der - Entlüftungsöffnung
i i des Förderbehälters i " durch welche,beim Füllen des Behälters die Luft
aus demselben frei nach außen strömt. Das Kegelventil i o bewegt sich mit seiner
Spindel in einer Führung 12, die an dem D eckel 6 b efestigt ist.
Die Ventilspindel besitzt einen' Längsschlitz 13, durch welchen ein Querbolzen 14
hindurchgeht, der die oberen Enden zweier Lenker 15 'miteinander verbindet, die
anderseits mit dem. Hebel 16 des Schwiminers 17 verbunden sind. Unterhalb
der Führung 12 ist ein gewichtsbelasteter Hebel 18 drehbar gelagert, der
mit seinezn. freien Ende ig gegen das untere Ende der Spindeldes 1"'-.egelventils
io anliegt. Diese Spiii.Jel besitzt eine Ringmit 2o, mit der ein in der Führm-ig
12 beweglicher Querstift 2 1 zusammenarbeitet, welcher an einen- Winkelhebel 22
angelenkt ist, der drehbar in einer StÜtze 23 der Führung 12 gelagert ist.
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Die Arbeitsweise des beschriebenen Hebers ist folgende: Ist der Behälter
i leer, so befindet sich der Schwinimer 17 in seiner Tiefstlage, in welcher
er das IC.egelventil io durch die Lenker 15 und den Bolzen 14 nach unten
in seine Offenstellung gezogen hat. In dieser Stellung greift der SperrStift 21
in die Ringnut 2o der Ventil-spindel ein und sichert dadurch das Ventil io in seiner
Offenlage. Hierbei ist der Gewichtshebel 18 angehoben. In der Offenstellung des
Ventils io strömt die aus den Düsen 9 tretende Druckhift an dem Ventil vdrbei
in"den Auslaß i i uhd -erzeugt nach Art eiiies Injektors einen Unterdruckki
dem Förderbehälter i, so daß. das Wasser frei in den Behälter einströmen kann bzw.
in ihn hineingesaugt wird. Kommt bei fort-' schreitender Füllung des Behälters i
der Schwimmer 17 iii seine Höchstlage, so trifft sein Hebel 16 mit einem
Ansatz- i 6a auf den Winkelhebel 22 -und schwingt diesen so ausd daß der' Sperrstift
21 aus der Ringnut 20 heraustritt. Infolgedessen wird das Kegelventil io ausgelöst,
und der Gewichtshebel ig drückt dasselbe zwangsläufig in seine Schließlage, die
in Abb. i dargestellt ist. Nunmehr tritt die aus den Düsen austretendeDruclduft
in deih Behälter i voll iii Wirkung und drückt die im Behälter vorhandene F lüssi#gkeit
m-itsamt Schlamm durch die Leitulig4 hinaus. Dabei fällt der Schwimmer iin Heber
und, wenn er seine Tiefstlage erreicht, führt er durch die Lenker 15 und
den Querstift 14 !das Kegelveiitil io -entgegen der Wirkung des Gewichtshebels*i8
in seine Offenlage, wobei der Stift 21 wiederum in die Ringnut einschnappt. Der
beschriebene Vorgang beginnt danach#von neuem.
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Die üi Abb. 2 dargestellte Steuerung.unterscheidet sich von derjenigen
nach Abb. i im wesentlichen durch die Art der Druckluftzufuhr. Hier hat die Druckluft
lediglich die Aufgabe, die in den Förderbehälter i gelangte Flüssigkeit durch eine
Förderleitung (ähnlich 4 in Abb. i) herauszudrücken. Es handelt sich also bei dieser-
Ausführung um eine sog. Unterwasserpumpe, bei welcher -das Wasser durch seine eigene
Schwere in den Förderbehälter einströmt. Die Druckluftzufuhr -erfolgt durch den'Stutzen
8 über ein Ventil 24 und einen Kanal 2 5. Das Ventil 24 liegt in der
verlängerten Achse des Kegelvenfils io der Entlüftungsöffnung i i. Wenn das Kegelventil
io sich in seiner Offenstellung befindet, um die Luft aus dem Behälter i entweichen
zu lassen, muß das Ventil 24 geschlossen sein, damit keine Druckluft dem Beliälter
i zugeführt wird. Die Abb. 2 zeigt die Teile in derjenigen Lage, welche sie einnehmen,
kurz bevor -der Schwimmer i# seinen Höchstpunkt erreicht. Tritt dieses ein, so kippt
der Schwimmerhebel 16 durch den Ansatz i 6a den Winkelhebe122 und zieht dadurch
den Sperrstift21 aus der Ringnut20 der Spindel des Kegelventils io. Infolgedessen
drückt der'Gewichtshebel 18 durch sein Ende 19 das Kegelventil i o
in seine Schließlage, so daß ein weiterer Aus:-tritt von Luft aus dem Behälter i
nicht mehr stattfinden kann. Bei der Schließbewegung des Kegelventils# i o stößt
dieses gleichzeitig das-Druckluftventil 24 auf, so daß die Druckluft unbehindert
an letzterem vorbei durch den Kanal 25 in den Förderbehälter eintreten
und
die -in diesem befindliche Flüssigkeit samt Schlamm durch die Förderleitung herausdrücken
kann.