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Einrichtung zur Leistungsregelung an Umlaufpumpen für Gase oder Flüssigkeiten
Urnlaufpumpen, sowohl einfach als auch doppelt wirkender Bauart, dienen meist zum
Umwälzen von Gasen oder Flüssigkeiten oder Gemischen aus beiden in einer vielfach
für cliemisclie Zwecke bestimmten Apparatur. Demzufolge *arbeiten solche Pumpen
unter dein Druck des Apparatesystems, und der Betriebsdruck in der Druckleitung
solcher Maschinen liegt meist nur wenig höher als der Druck in der Ansaugleitung-Eine
Leistungsregelung, wie sie z. B. an Kompressor-en mit H ' ilfe eines zusätzlichen,
in seiner Größe veränderlichen schädlichen Raumes benutzt wird, ist für Umlaufpumpen
deswegen nicht brauchbar, weil bei den letzteren keine Verdichtung und Druckerhöliung
stattfindet und ein schädlicher Raum wirkung slos ist. Deshalb können auch andere
Einrichtungen von Kompressoren, z. B.,federbelastete -- gleitende Reg#alkolben,
dip-- entsprechend der Federspannung eine übex-schreitun- des Verdichtun-sdruckes.
dadurch ver-2 Z>
hüten, daß von dem in diesem Falle zurückgedrücktcii Regelkolben
eine öffnung frei-,gelegt wird, die den Zylinderraum mit dein freien oder einem
zusätzlichen schädlichen Raum oder-mit der Saugleitung verbindet, so Cr daß keine-weitere
Verdichtun., oder kein An-.saugen erfolgt, für Umlaufpumpen nicht be-. nutzt werden.
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Es sind auch z. B. flüssigl,-eitsfördernde Pumpen (Preßpumpen) m#it
Regeleinrichtun-"en versehen worden, die aus einem dem Arbeitskolben gegenüber im
Zylinder angeordneten feder- oder gewichtsbelastetenHilfskolben bestehen, der bei
steigendem Förderdruck immer weiter ausweicht und so dafür "sorgt, daß dadurch ein
stetig größer werden-.der Teil der angesaugt-en Flüssigkeitsmenge iiii Zylinder
zurückbleibt und nicht durch das Druckveritil gefördertwird. Demzufolge sinkt die
Pumpenleistung ab. Um vom Förderdruck unabhängig zu se#in, wurden solche Regelkolben
dahin abgeändert, daß sie '. mit einer, Schleppstarige versehen, im Hauptkolben
geführt- und von ihrn gesteuert wurden. Die Schleppstange benötigt im Hauptkolben
einen entsprechenden Hohlraum, der neben dem
Zylinderraum in der
Füllung, und Elltleerling teilnimmt und die Regelung nur teilweise ge-
staltet;
dies versuchte man wieder durch besonderes Abdichten der Schloppstange mittels Stopfbüchse
zu verhindern, allerdings bei liolien Drücken vergeblich. Derartige Einrichtun-en
erfordern auch von Anfang an eine Verlängerung des Pumpenzylinders.. so daß sie
sich in bereits im Betrieb befindlicheri Maschinen nachträglich nicht mehr anbringen
lassen. Die mit einer Reihe von Mißständen hobafterrn Vorrichtulicren
konnten sich gegen-
über der Regelung durch Hubverstellung bei flüssigkeitsfö
rdern den PLimpe.ii nicht durch-Z, und für 1 die meist doppolt \#,irlciicle
Kolben lial)cii und eine v3ni Hauptkolben unabhängige Regelvorrichtung benötigen,
nicht verwendbar.
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Daher regulierte man bisher die Förderleistung von Umlaufpumpen entweder
durch Drehzaliländerung der '.\!L-Lscliiiic, was bei geringen Drehzahlen grobe Schwun-räder
und teure Regelgetriebe erforderte, oder durch Hubänderung' was ein besonders konstruiertes
und teures Triebwerk an der Maschine notwendig machte ', oder man ordnete ein verstellbares
Ventil zwischen Saug- und Druckleitung an, durch das ein Teil des geförderten. Gases
oder der Flüssigkeit wieder zur Ansaugseite zurück-eführt wurde. Wenn auch das letztgenannte
Regelverfahren am leichtesten durchführbar ist, so kann mit ihm aber nicht annähernd
genau die gewünschte Förderleistutig eingestellt und ermittelt werden, weil bei
den geringsten Schwankungen der Druckdifferenz zwischen Sau-- und Druckseite -und
auch je nach der spezifischen Schwere der Gase- oder je nach der Viscosität
der Flüssigkeiten. bei gleichem Venülquerschnitt die verschiedensten Förderleistungen
auftreten. Diese unkontrollierbaren Faktor-en suchte man durch Einbau von Meßgeräten,
die wieder Fehler und Kosten verursachten, zu beheben, was aber insbesondere bei
hohen Drücken wegen des Mangels an geeigneten Meßgeräten nicht ;Z
zum Ziele
führte.
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All. diese Schwierigkeiten und Nachteile N fallen bei der der Erfindung
zugrunde lie-Z> Orenden Regelungseinrichtung weg. Diese bee ZD 23 steht darin, daß
bei jedem Kolbendruckhub, eine beliebige einstellbare TNI-enge Gas oder Flüssigkeit
selbsttätig aus dem Pumpenzylinder weg-Uführt, in einem Hilfsratim gespeichert und
beim nächsten Kolbensaughub wieder in den Zylinder eingeführt wird, so daß die Differenz
Zwischen vollem Saughub und der einstell-I bauen "espeicherten Men-c nach der Druckleitung
gefördert wird.
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Im folgenden wird an Hand der Abbildun-I C
die 1,--inrichtung
gemäß der Erfinduna, näher erläutert. In dein Zylinder i einer doppelt wirkenden
Umlaufpumpe bewegt sich der in Ä-littelstellung gezeigte Kolben 2 in der üblichen
Weise hin und her. 3 und 4 sind die Saugventile, 5
und 6 die
Druckventile, deren Bauart beliebig S.Vin. kann. Der Hubraum der hinteren Zylinderseite
ist durch Kana17 mit dem Gehäuse8 der Regeleinrichtung verbunden. Hi--rbei sei ZD
t' bemerkt ', daß das Gehäuse8 nicht etwa mit dem Pumpengehätise aus einern Stück
bestehen muß oder unmittelbar angeschraubt I sein muf); das GebäuseS kann oline
weiteres ,-etrennt an-eordnet werden, und der Kana17 ist dann eine Rohrverbindung.
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. Itii GebäuseS ist der Kolben.c) leicht beweg)ich eingepaßt,
und sein Hub wird durch die einstellbare Spindel io begrenzt. Bewegt sich
der Kolben2 beim Saughub nach links, dann -leitet auch der Kolbeng der Regeleinrichtun-
in seine linke Endstellun-. Beoinnt dann der Pumpenkolben2 seinen Druckhub, so schiebt
er das Medium (Gas oder Flüssig keit) durch Kana17 in das Gehäuse8 der RegcIvorrichtung
so lange, bis der Kolbeng "egen. die Reguli erspindelio stößt. Von diesein Zeitpunkt
ab drückt der sich weiter bewegende Pumpenkolben2 das Medium durch Druckventil
5 in die Druckleitung. Sobald der Pumpenkolben 2 wieder den Saughub beginnt,
bewegt sich zunächst der Kolben 9, der Volti.-menverschiebung aus Gehäuse
8 durch Kanal 7
in Gehäuse i folgend, bis in seine Endstellung und
stößt gegen den Boden des Gefäßes g.
Dann erst saugt der Kolben 2 das restliche
Hubvolumen durch Saugventit 3 ein. Auf der Abbilduna macht der Kolben 2 gerade
seinen I b Druckhub, und es ist der Augenblick dargestellt, in, welchem sich das
Druckventil 5 zu
öffnen beginnt und somit die hintere Pumpenseite nur das
halbe Hubvolumen fördert, während die vordere Zylinderseite voll arbeitet, so daß
die Pumpe auf etwa drei Viertel ihr-er Leistung eingestellt ist.
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Wird der Regelkolben 9 durch Drehen der Spindel io in die linke
Endstellung geschoben, so daß er am Boden des Gefäßes 8 anliegt, dann kann
durch den Kanal 7 nichts mehr übertreten, und die Pumpe arbeitet mit voller
Leistung. Dreht man aber die Spindel io so weit heraus, daß der Regelkolbeii
9
sein volles Hubvolurnen macht, das gleich dem Hubvolumen der hinteren Zylinderseitz
ist, dann fördert die hintere Zylinderseite gar zi nicht, und das Medium (Gas oder
Flüssigkeit) pendelt nur zwischen Gehäuse .8 und dem hinteren Raum des Pumpengehäuses
i hin und her, so daß, insgesamt gesehen, die Pumpe nur etwa die Hälfte leistet.
Berücksichtigt man. bei Bemessung der Räume das Volumen der Kolbenstange, dann wird
die Leistung zfrenzill die Hälfte.
In konstruktiver Hinsicht sei
bemerkt, daß der Rand r i des Regelkolbens 9 das Kleben des Kolbens in linker
Endstellung am Gebäuseboden verhindert; Es kann natürlich . al -ich der Gefäßboden
entsprechend ausgebildet werden. Die Feder 12 ist nicht iminer erforderlich, und
sie darf, wenn sie angewandt wird, nur eine geringe Kriaft haben, um den Kolbenreibungswiderstand
während des Ansaugens durch das Venti13 zu verringern. Das Saugventi13 darf sicli
nämlich nicht früher öffnen, als bis der Regelkolben in der linken Endstellung ist,
was durcli Gewichts-oder Federbelastung der Ventilkugel oder des Ventilkegels erzielt
wird. Auch das Druckventi15 darf sich nicht früher öffnen, als bis der Regelkolben
in die rechte, Endstellung gelangt ist, d.h. an die Regulierspindelio stößt, was
meist infolge des geringen überdruckes in der Druckleitung ohnedies eintritt-Der
Kanal 13 gleicht den Druck hinter dem Re-elkolben in der Saugleitun t'
g aus, so daß sich der Kolben 9 *im Gehäuse 8 frei bewegen
kann und nur der durch die Bewegung des Kolbens 2 hervorgerufenen Volumenverschieti
bung folgt.
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Gemäß den bisherigen Ausführungen sind doppelt wirkende Umlaufpumpen
bis zur halben Leistung herab regelbar. Um weiter von der halben Leistung auf Null
zu regeln, wird das von der vorderen Zylinderseite geförderte Hubvolumen-nunmehr
in einen Hilfsraum gedrückt und wieder angesaugt, zweckmäßig in seiner ganzen Größe.
Als Hilfsrauni benutzt man nach Belieben die Saug- oder Druckleitun- und entfernt
die Kugel oder denKegel C iz des Saug-ventils 4 bzw. des Druck-ventils
6. Um dies zu. machen, muß die Maschine bzw. der Kreislauf geöffnet werden.
Wünscht man dies nicht, dann ordnet man statt dessen einen Kanal 14 mit einem Absperrventil
15 an und verbindet so den vorderen Pumpenhubraum mit der Saugleitung. Wird dann
das Ventil 15 voll geöffnet, so ist die Sachlage die ,-leidhe wie bei Entfernuno-
des Ventilke-els D Z, Z,
oder der -kugel des Ventils 4 oder 6. Natürlich
kann der Kanal 14- auch an die Druckleitun- anmeschlossen werden. Auch kann man
die Regeleinrichtung, an die vordere Zylinderseite anschließen und die hintere-
Zylinderseite wie eben beschrieben wirkungslos machen.
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Nach diesem Verfahren ist es mit Hilfe der Regeleinrichtung gemäß
der Erfindung ohne weiteres gegeben, eine doppelt wirk-ende Umlaufpumpe, von voll-er
Leistung auf Null in jeder gewünscht-en Leistungshöhe genau und stufenlos zu regeln,
indem zunächst die .eine Seite mit Hilfe der Regeleinrichtung bis auf Null re,-
guliert und somit die halbe Leistung -erzielt wird und dann die andere Seite der
Umlaufpumpe -wirkungslos gemacht wird, indem man die restliche Hälfte der Leistung
wieder mit der Regelvorrichtung auf Null
reguliert.
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Ist die Pumpe nicht doppelt, sondern nur einfach wirkend, so ist die
Sachlage die gleiche, nur mit dem Unterschied, daß die linke Hälfte der Abbildung
des Pumpenzylinders wegfällt und nur ein Raum mit der Regelvorrichtung von voller
Leistung auf Null reguliert wird.
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Die Vorrichtung könnte auch dahin abgeändert n--erden, daß man sie
dopp##Iseitig ausbildet, derart, daß der R#egelkolben zwischen zwei Spindeln hin
und her gleitet, wobei beide Zylinderseiten mit je einem Ende der Vorrichtung
verbunden sind.
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Ein besonderer Vorteil der Rege#einrichtung gemäß der Erfindung ist,
daß ihre Anwendung unabhängig von der Bauart der Maschine ist und somit die Möglichkeit
zur Anordnung z. B. auch bei Maschinen mit beiderseits durchgeführter Kolbenstange
und in bereits vorhandenen Maschinen ohne weiteres hesteht.