-
Pumpe mit von Kurbeln bewegten Kolben Gegenstand der Erfindung ist
eine Kolbenpumpe, die so lange weiterfördert, bis ein einstellbarer Enddruck erreicht
ist, womit die Förderung bei ununterbrochen durchlaufendem Motor aufhört, ohne daß
ein l@:iiergie@-erlust auftritt. In einer Modifikation ist die Puinpe auch so ausführbar,
claß dieFördermenge unabhängig von erreichten Gegendruck geregelt werden kann.
-
Die erstgenannte Ausführungsart der Pumpe ist in I schematisch dargestellt.
Die rechte Seite der Pumpe mit Zvliticier t und Kolben 2 sowie die Kammer mit den
Ventilen 7 und 8 unterscheidet sich nicht von der normaler Preßpumpen, und es sind,
wie bei diesen, drei Zylinder mit um 12o° versetzten Kurbelvektoren nebeneinander
angeordnet. Diesen Zylindern gegenüber sind an die Ventilkammer fliegend drei weitere
Zylinder angeflanscht, die beispielsweise denselben Durchmesser haben und am anderen
Ende geschlossen sind. In diesen kann sich ein Kolben q. frei zwischen Anschlagringen
5 und 6 bewegen, zwischen denen er denselben Weg machen kann wie die durch Schubstangen
bewegten Kolben 2. Alle drei linksseitigen Zylinder sind am freien Ende mit einem
Behälter 9 verbunden, in dem Steuerflüssigkeit durch Luft unter Druck gehalten wird.
Die Pressung der Luft kann durch ein Reduzierventil io eingestellt werden, das an
eine Preßluftrluelle i i angeschlossen ist. Am Boden des Behälters 9 befindet sich
ein Anschlußstutzen 12, durch den dem Behälter 9 Preßflüssigkeit zugepumpt oder
aus ihm abgelassen werden kann. Dadurch hat man es in der Hand, das Verhältnis von
Flüssigkeitsmenge zu Luftmenge im Behälter 9 einzustellen.
-
Die Purnpe läuft mit gleichbleibender Umlaufzeit und fördert unmittelbar
in den Zylinder der zugehörigen Presse. Soll dort z. B. ein Druck. von 25o Atin.
nicht überschritten werden, so bringt man die Luft im Behälter 9 auf diesen Druck,
vorausgesetzt,
daß die Zylinder t und 3 den gleichen Durchmesser
haben. Soll gepreßt werden, so schaltet man die vorher im Umlauf leer laufende Pumpe
auf Förderung um, indem man ein Ventil zwischen Saug- und Druckleitung absperrt.
An. Stelle dieser Art der Steuerung kann auch das vorher am Abheben gehinderte Saugventil
7 freigegeben werden. Der Kolben 4 wird mit einer 25o Atm. entsprechenden Kraft
gegen den Anschlagring 6 gepreßt. Dabei fördert die Pumpe in der üblichen Weise
so lange in den Preßzylinder Flüssigkeit, bis auch dort ein Druck von 25o Atm. erreicht
ist.
-
Beim Überschreiten desselben wird bei Linksgang des Kolbens 2 auch
der Kolben 4 nach links hin bewegt, und die Flüssigkeit strömt durch die Ventilkammer
von Zylinder i zum Zylinder 3, ohne daß die Ventile 7 und 8 angehoben werden. Bei
Rechtsgang des Kolbens 2 geht auch der Kolben 4 um den gleichen Weg nach rechts
hin, und die Flüssigkeit wird in der Folge mit den beiden Kolben hin und her gefördert.
Die Pumpe liefert von da ab keine Preßflüssigkeit mehr, erhält aber den Druck von
25o Atm. im Preßzylinder aufrecht, auch wenn sich dort der Preßkolben noch langsam
weiterbewegt, wobei die erforderliche Flüssigkeitsmenge in kleineren Quanten durch
das Saugventil hereingeholt wird. Soll nicht weitergepreßt werden, so wird entweder
die Pumpe wieder auf Leerumlauf geschaltet oder das Saugventil blockiert und der
Preßzylinder mit der Ablaßleitung verbunden.
-
Bei Förderbeginn stehen die Kolben .1 in ihrer rechten Endstellung.
Wenn der Betriebsdruck den Steuerdruck erreicht hat, durchlaufen sie mit den Kolben
2 den vollen Hub, und zwar wie diese um 120° versetzt. Beim Übergang von dem erstgenannten
in den zweiten Zustand wird dementsprechend von den Kolben 4 aus den Zylindern 3
in den Steuerbehälter 9 eine Flüssigkeitsmenge verdrängt, die dem Betrage nach gleich
dem Volumen ist, das sich aus Zylinderdurchmesser und il/2fachem Kolbenhub ergibt.
Um diesen Betrag wird also das Luftvolumen im Behälter zusammengedrängt, d. h. das
Steuerluftvolumen muß größer als dieser Betrag sein. Wäre es kleiner, so hätte man
den Grenzzustand, bei dem die Pumpe dauernd weiterfördert und damit der Betriebsdruck
dauernd weitersteigt und den Steuerluftdruck überschreitet. Der andere Grenzfall
tritt ein, wenn man das Steuerluftvolumen unendlich groß macht. In diesem Falle
bleiben die Kolben .4 bis zu dem Augenblick, wo der Betriebsdruck den Steuerdruck
erreicht, in der rechten Endstellung stehen, um dann ohne Übergang den vollen Hub
mit den Kolben 2 zu durchlaufen, womit die Förderung schlagartig aufhört. Diese
beiden Grenzfälle sind in Abb. I Ia bis IIc durch die Kurven i und 4 dargestellt,
in der als Abszisse der Druck p und als Ordinate die Fördermenge q aufgetragen
sind. A ist der im Behälter 9 eingestellte Luftdruck bei Förderbeginn, d.
h. also wenn die Kolben 4 in ihrer rechten Endstellung stehen. Mit dem eingestellten
Steuerdruck ändert sich der Druck, bei dem die Kolben zu laufen beginnen, d. h.
also Teilförderung einsetzt, wie in Abb. I I a und Il b für die Steuerluftdrücke
A und 2 A dargestellt. Zwischen diesen beiden Grenzfällen lassen sich sämtliche
Betriebszustände durch Veränderung der Luftmenge im Verhältnis zur Flüssigkeitsmenge
im Behälter 9 einstellen. Das Luftvolumen hat z. B. den Betrag V, wobei V größer
als das Volumen aus Zylinderdurchmesser und il/2fachem Kolbenhub sei. Dann bekommt
man einen Druckverlauf, wie er durch die Kurven 3 der Abb. Il a und Il b dargestellt
ist. Die Pumpe wird sich folgendermaßen verhalten: Die Kolben 4 werden mit dem Steuerluftdruck
A bzw. 2 A in der rechten Endstellung gehalten, bis der Betriebsdruck
durch die Förderung der Kolben 2 auf den Wert A bzw. 2 A
angestiegen
ist. Sowie der Betriebsdruck den Wert A bzw. 2 A übersteigt, werden die Kolben 4
ein Stück nach links hin ausweichen und entsprechende Teilhübeausführen. DurchdieeinsetzendeHubbewegung
der Kolben 4 wird das Steuerluftvolumen zusammengedrängt, der Steuerluftdruck steigt,
der Betriebsdruck folgt bei abnehmender Förderung. So steigen Steuerluftdruck und
Betriebsdruck weiter, bis die Kolben 4 mit den Kolben 2 den gesamten Hubweg durchlaufen
und damit die Förderung aufhört.
-
Vergrößert man dasSteuerluftvolumen auf einVielfaches von V, so wird
sich der Übergang von voller Förderung auf Förderung Null bei einem geringeren Druckanstieg
vollziehen, der beispielsweise den Verlauf habe, wie er etwa durch die Kurve 2 in
Abb. 1I a und 1I b dargestellt ist. ?Ulan hat es also durch Veränderung des Steuerluftvolumens
in der Hand, Größe und Verlauf des Druckanstieges bei abnehmender Förderung zu variieren.
Infolge der Versetzung der 3 Kurbelvektoren um r20° treten während einer Kurbelumdrehung
nur geringfügige Schwankungen des Steuerdruckes auf. Es wird also in den Zylindern
3 keine Arbeit geleistet und findet daher auch keine Erwärmung der Luft statt. Beim
Arbeiten mit erreichtem Enddruck wird auch von den Kolben 2 in ihrer Gesamtheit
keine Arbeit geleistet. Die Pumpe arbeitet also bei voller Drehzahl prinzipiell
verlustlos. Die Summe aller auf die drei Kurbeln wirkenden Kräfte ist in jedem Augenblick
:\1u11.
-
Eine Überschreitung des eingestellten Enddruckes ist undenkbar. Damit
entfallen alle bei Akkuspeisung erforderlichen Sicherheitseinrichtungen. Da nur
so viel Flüssigkeit erforderlich ist, als die Preßzylinder aufnehmen können und
sich außerdem in der Pumpe und in den Rohrleitungen befindet, kann an Stelle des
Preßwassers 01 verwandt werden. Mit solchem kann man aber die Pumpen für Drücke
bis 5oo Atm. bauen und spart damit weiter 5o% an 01. Außerdem entfällt die Schmierung
der Kolben.
-
Die Steuerung der Pumpe und damit der ganzen Preßanlage kann ausschließlich
durch Sperrung und Freigabe des Saugventils ,^ erfolgen. Da dies immer nur dann
zu erfolgen braucht, wenn an diesem nur Atmosphärendruck herrscht, ist die Steuerung
mit ungleich kleinerem Kraftaufwand zu handhaben wie beim Akkubetrieb, wo immer
im Gebiet des Höchstdruckes geschaltet werden muß.
-
Durch den Wegfall der Akkuanlage werden die
Gesamtkosten
für die Preßanlage beträchtlich herabgesetzt; denn die Verteuerungderhierbeschriebenen
Pumpe gegenüber den üblichen Pumpen durch die z iitzliclieli Teile fällt für die
Gesamtanlage kaum tis,- 1
merklich ins Ge\vicht. Da an dem Kolben 4, der ohne
Stangen sich selbst führt, von außen keinerlei Kräfte angreifet, muß dieser zusätzliche
Teil der Pumpe als der betriebssicherste betrachtet werden.
-
Die Ausführung der Pumpen bietet den üblichen gegenüber keinerlei
Schwierigkeiten. Da man mit ihnen ausschließlich mit 01 arbeiten wird, kann
man sie voraussichtlich für größere Leistungseinheiten ausführen wie solche für
Wasser.
-
In den Kreislauf der oben beschriebenen Pumpe seien ein oder mehrere
Flüssigkeitsmotoren eingeschaltet, die mit Arbeitsmaschinen gekuppelt sind. Sollen
die von den Flüssigkeitsmotoren auf eine bestimmte Geschwindigkeit gebrachten Schwungmassen
bis zum Stilltand abgebremst werden, so muß die vorher etwa mit voller Förderung
arbeitende oben beschriebene I'unipe auf der Ansaugseite einen Gegendruck entwickeln,
der dem beabsichtigten Verzögerungsgrad entspricht. Entgegen der üblichen Arbeitsweise
wird der Pumpe also jetzt Preßflüssigkeit aufgezwungen. Die zuströmende Flüssigkeitsmenge
nimmt aber mit der Drehzahl der Flüssigkeitsmotoren bis auf Null ab. Die Pumpe muß
in dieser Periode also als Motor arbeiten, und zwar mit gleichbleibender Drehzahl.
-
Die Pucripe kann dank ihres "Zusatzzylinders in dieser Weise arbeiten,
wenn man ihre beiden Ventile -zwangsläufig nach lt) von Alb. III steuert. Dabei
wird gleichzeitig erreicht, daß man die Richtung des von ihr gelieferten Flüssigkeitsstromes
umsteuern kann, tun dieFlüssigkeitsinotoren mit ihren angekuppelten Scli\vuugnias;eii
auch in der umgekehrten Richtung aiiztif;tlii-eii und folgend wieder abzubremsen.
Dabei dieitcit die beiden Ventile 7 und 8 (Abb. 1) wechselnd als 1?inlaß- und Austrittsstellen.
Man wird sie zweckinäßigertveise als entlastete Schieber ausführen, die durch Nocken
auf der Kurbelwelle betätigt tver<len. Zwecks LThergang in eine der vier Betriebsarteu
verschiebt nian die Nocken axial auf der Kurbelwelle. Der Druck auf der Steuerseite
der Koll)eit 4 bestintu1t den Gegendruck, den die zuströmende Flüssigkeit findet,
und damit den Verz(')geruugsgracl.
-
Essei nur ein Zylinder betrachtet und ein Zustand angenorntnen, in
dein die Schwungmassen bereits auf die 1-lälfte ihrer 1-IÖchstgeschwindigkeit altgebremst
sind. Der Pumpe strömt also nur die Hälfte der Flüssigkeit zu wie leint Lauf der
Schwungmassen mit voller l@eschtviudigkeit. Die Kolben 2 und 4 mögen sich gerade
in ihrer linken Endstellung befinden. Die Steuernocken stehen so, daß die Ventile
7 und 8 nach b) voll Abb. III betätigt werden. Die Pumpe arbeitet jetzt folgendermaßen:
8 geschlossen. 7 öftitet. Die Flüssigkeit strömt ein und bewegt Kc)lhen 2 his in
die rechte Endstellung. 1>211)(2i betvegt sich tollten 4 mit der halben Gescliwiudigkeit
in der gleichen Richtung, erreicht dabei alter zuiiüclist mir die Mittelstellung,
entsprechend 5o °/o Förderung bei Generatorbetrieb. Kürz vor der Erreichung der
genannten Stellungen schließt zunächst 7, und 8 öffnet sich für kurze Zeit hinter
der Totlage. Jetzt drückt der auf seiner linken Seite herrschende Steuerdruck den
Kolben schnell auch in die rechtsseitige Endstellung und treibt dabei die Flüssigkeit
aus dem Zylinder, während der Druck in der Pumpenkammer stark abgesunken ist. Je
tiefer der Druck dabei sinkt, desto kleiner ist die Arbeit, die die Steuerflüssigkeit
dabei leisten muß, und die als Drosselverluste im Ventil 8 verlorengeht. D'ie Drosselung
darf nicht zu klein gehalten werden, da sonst Kolben .4 zu heftig in die rechtsseitige
Endstellung geschoben würde.
-
Während des Rechtsganges von Kolben 2 leistet dieser Arbeit entsprechend
dem herrschenden Druck mal Hubweg. Gleichzeitig wird auch vom Kolben 4 Arbeit geleistet,
und zwar für den betrachteten Fall halb so viel wie vom Kolben 2. Während auf Kolben
2 die zurückströmende Flüssigkeit wirkt und Energie zurückbringt, muß die vom Kolben
4 zu leistende Arbeit über die Steuerflüssigkeit von dem Kolben4 der beiden anderen
Zylinder zugeführt werden (Dreiphasenprinzip). Also wird die Kurbelwelle an den
dabei als Generator arbeitenden Antriebsmotor der Pumpe nur eine Arbeit abgeben,
die dem halben Hubweg mal Steuerdruck entspricht. Von dieser Arbeit kommen noch
die Drosselverluste in Abzug, die im Ventil 8 während der Ausstoßperiode entstehen,
die ebenfalls über die Steuerflüssigkeit von den beiden anderen Zylindern her gedeckt
werden müssen.
-
Diese Arbeitsweise wird nur durch das dreiphasige Prinzip der Maschine
ermöglicht.
-
Bei Beginn der Bremsperiode muß die Pumpe etwa go% der maximalen Fördermenge
aufnehmen, so daß Kolben 4 zunächst kaum zur Bewegung nach rechts hin kommt. Er
legt dann den restlichen Weg bis zur rechten Endstellung als Ausstoßhub im Bereich
der Totlage zurück.
-
Am Ende der Bremsperiode wird keine Flüssigkeit mehr von den Flüssigkeitsmotoren
zurückgefördert. \-lit Kolben 2 durchläuft auch Kolben ,4 den vollen Hubweg.
-
ach erreichtem Stillstand der Flüssigkeitsmotoren mit ihren Schwungmassen
können die Antriebsinotoren mit ihren Schwungmassen in der umgekehrten Richtung
angefahren werden (Betrieb als Generator rückwärts). Dazu werden die Steuernocken
auf die Betätigungsart nach c) von Abb. III umgeschaltet. Wie ersichtlich, werden
die Ventile folgendermaßen betätigt: Befindet sich Kolben 2 in der linken Endstellung,
so hat Ventil 7 soeben geschlossen, und 8 öffnet sich zum Ansaugen. In der recht(n
Totpunktlage (18o°) schließt Ventil 8, und 7 öffnet. Auf dem Wege von rechts nach
links drückt der Kolben 2 die Preßflüssigkeit durch das Ventil 7 in <len Pumpenkreislauf.
Die Steuerung des Druckes erfolgt durch den Kolben 4 und Druckgefäße 9 wie bei der
zuerst beschriebenen Pumpe mit nicht gesteuerten Ventilen.
-
Die Abbreinsung des Antriebes (Betrieb der Pumpe als Motor rückwärts)
kann durch Umschaltung der Steuernocken auf die Betätigungsart nach
d)
von Abb. III bewerkstelligt werden, bei der gegenüber der Betriebsart der Pumpe
als Motor vorwärts (b) von Abb. 111) nur die Ventile 7 und 8 vertauscht sind.
-
Abb. III stellt die Betätigungsart der Ventile für den Betrieb der
Pumpe als Generator vorwärts dar. Wie beim Beschleunigen, so stellt sich auch beim
Verzögern der Flüssigkeitsdruck selbsttätig auf den Steuerdruck der Pumpe ein, so
daß dieser den ganzen Vorgang bestimmt. Der Grad der Veränderung könnte durch großes
relatives Luftvolumen auf der Steuerseite konstant gehalten werden. Zweckmäßigerweise
läßt man aber den Steuerdruck mit sinkender Geschwindigkeit der angekuppelten Schwungmassen
ansteigen, wie@man es während der Beschleunigungsperiode vorteilhaft tut.
-
Eine Regelung der Fördermenge ist bei der oben beschriebenen Pumpenart
durch Änderung der Drehzahl des Antriebsmotors der Pumpe möglich. Will man die Fördermenge
bei gleichbleibender Drehzahl regeln, so verwendet man zweckmäßiger eine der zwei
nachfolgend beschriebenen Pumpenarten, die eine Modifikation der ersteren darstellen
und in Abb. IV und VI schematisch dargestellt sind.
-
Der Aufbau der Pumpen für regelbare Fördermenge entspricht insofern
dem der Pumpe für einstellbaren Höchstdruck, als die Zylinder i und 3 mit den Kolben
2 und 4 die gleichen sind, und daß der ebenfalls fliegend angeflanschte Zylinder
3 die gleichen Anschlagringe 5 und 6 zur Begrenzung des Kolbenwegs ha>.
-
Während bei der ersteren Pumpenart die linke Seite der Zusatzzylinder
3 mit dem gemeinsamen Steuerdruckraum 9 verbunden ist, sind diese bei der Pumpe
für regelbare Fördermenge nach Abb. IV an einen Gemeinschaftsraum 9 angeschlossen,
der mit einem Zylinder io in Verbindung steht. In dem Zylinder io kann ein Kolben
i i von außen her bewegt werden, und zwar um das il/2fache des maximalen Hubs des
Kolbens 4, wenn Zylinder 3 und io denselben Durchmesser haben. Das dem Raum 9 gegenüberliegende
Ende des Zylinders io ist über die Leitung 15, 16 mit dem Gemeinschaftsraum 12 über
den Ventilen 8 verbunden. Die Wirkungsweise der Pumpe ist folgende: Die Flüssigkeitsmenge
zwischen den Kolben 4 und dem Kolben i i ist so bemessen, daß, wenn der Kolben i
i in der unteren Endstellung steht (strichpunktierte Linie), die Kolben 4 gegen
die Anschlagringe gepreßt werden. Beim Hinurudhergang der Kolben 2 können sich dann
die Kolben 4 nicht nach links bewegen, die Pumpe arbeitete wie eine normale Kolbenpumpe,
die Fördermenge ist ein Maximum. Steht der Kolben i 1 in seiner oberen Endstellung
(gestrichelte Linie), so durchlaufen die Kolben mit den ihnen entsprechenden Kolben
2 den ganzen Hubweg, womit die Förderung der Pumpe Null wird, wie bei der Pumpe
nach Abb. I näher beschrieben. Da die Kolben 4 mit 12o° bzw. 24o° Versetzung, bezogen
auf den Kurbelkreis, den gesamten Hubweg durchlaufen, ist die Summe der aus den
drei Zylindern 3 verdrängten Flüssigkeitsmenge konstant gleich dem P/2fachen Hub
mal Zylinderdurchmesser. Der Zylinder io ist deswegen so dimensioniert, daß er diese
Flüssigkeitsmenge aufnehmen kann, wenn der Kolben i i in der oberen Endstellung
steht. Die Druckflüssigkeit fließt in Dreiphasenrhythmus im Raume 9 hin und her.
Befindet sich der Kolben i i, wie eingezeichnet, in Mittelstellung, so arbeitet
die Pumpe mit halber Förderung. Die Förderung läßt sich also durch Verstellung des
Kolbens i i verlustlos von Null bis zum ?Maximum regeln. Dabei ist der Kolben i
i druckentlastet und daher leicht verschiebbar, so daß die Verstellung von Hand
oder durch einen kleinen Hilfszylinder erfolgen kann. Trägt man als Ordinate wieder
die Fördermenge Q und als Abszisse den Drucke auf, so bekommt man den in Abb. V
dargestellten Verlauf für Q als Funktion von P für die Fördermenge Q = o,
1/s h, und V, wobei V die maximale Fördermenge bezeichnet.
-
Berührt die Druckflüssigkeit die des Kolbens i i nicht, sondern liegt
eine Luftschicht zwischen beiden, deren Druck und Masse man ändern kann, so bekommt
man eine Pumpe, deren Charakteristik eine Mischung zwischen denen der Abb. 1I und
V ist.
-
Dieselbe gemischte Charakteristik läßt sich mit der Pumpe nach Abb.
1 erreichen, wenn man das Luftvolumen, das sich im Steuerdruckraum 9 befindet, wenn
die Kolben 4 in der rechten Endlage stehen, kleiner macht als das Volumen, das sich
aus Zylinderdurchmesser 3 und 0/2fachem Kolbenhub ergibt. Macht man das Luftvolumen
Null, und begrenzt die linke Endstellung der Kolben 4 dadurch, daß man die Flüssigkeitsmenge
im Behälter 9 genügend groß macht, so erreicht man auch mit dieser Pumpe bei konstanter
Antriebsdrehzahl eine reine Fördermengenregelung nach der Charakteristik der Abb.
V.
-
Die zweckmäßigste Anordnung zur Erzielung einer gemischten Charakteristik,
die gleich günstig zur Regelung der Fördermenge und des Druckes verwendet werden
kann, ist in Abb. VII schematisch dargestellt. In Abweichung von der Anordnung der
Pumpe nach Abb. I ist hier zwischen den Zylindern 3 und dem Steuerdruckraum 9 ein
Gemeinschaftszylinder 12 zwischengeschaltet. In diesem Zylinder 12 ist ein Kolben
13 so auf einer Kolbenstange 14 aufgesetzt, daß er sich in Richtung auf den Steuerdruckraum
9 hin frei bewegen kann, während die Bewegung nach der entgegengesetzten Seite durch
die Anschlagscheibe 15 auf der Kolbenstange 14 begrenzt ist. Die Kolbenstange 14
ist von außen her verstellbar, so daß man mit ihr den Kolben 13 im Zylinder 12 verschieben
kann, solange der Druck auf der dem Steuerdruckraum zugewandten Seite den der abgewandten
Seite übersteigt. Der Hub sei zwischen der strichpunktierten und der gestrichelten
Linie einstellbar und möge das i'/2fache vom Hube des Kolbens .I betragen, wenn
die Durchmesser von Zylinder 3 und 12 gleich groß sind. Die Flüssigkeitsmenge in
den Zylindern 3 und dem Gemeinschaftszvlinder 12 sei so bemessen, daß, wenn der
Kolben 13 in der unteren Endstellung steht, alle Kolben 4 durch die Steuerflüssigkeit
gegen die rechten Anschlagringe gepreßt werden, wobei die Förderung der Pumpe ein
1-Iaximum ist. Bei der oberen
l:iidstellung des Kolbens 13 durchlaufen
dann die Kolben 4 den gesamten Hub, d. h. die Förderung der Pumpe ist Null. -Man
hat es also durch Einstellung des Kolbens 13 in der Hand, die Fördermenge der Pumpe
einzustellen, so lange, bis der wachsende Betriebsdruck den Steuerdruck im Steuerdruckraum
9 übersteigt. Dann fällt die Förderung bei weiter ansteigendem Betriebsdruck, wobei
die Steilheit des Förderungsabfalls wie bei der Pumpe nach Abb.I von dem Verhältnis
der Masse der Flüssigkeit zur Masse der Luft im Steuerdruckraum 9 abhängig ist.
-
Eine Regelung der Fördermenge bei gleichbleibender Antriebsdrehzahl
mit einer Charakteristik wie Abb. V läßt sich auch noch durch eine andere Modifikation
der Pumpe nachAbb. I erzielen, die in der Abb. VI schematisch dargestellt ist. Bei
dieser steht die linke Seite jedes Zylinders 3 mit dem Raum Tiber dem Druckventil
8 in Verbindung, und zwar jeweils durch zwei parallele Leitungen, wobei in die eine
ein regelbares Drosselglied 9 und in die andere ein Ventil eingebaut ist, das Flüssigkeit
nur vom Raum über dem Druckventil zur linken Seite des Zylinders 3 strömen läßt.
-
Die Arbeitsweise ist die folgende: Man bringt den Drosselkegel 9 so
weit nach links, bis der Strömungswiderstand durch die Drosselstelle kleiner ist,
als der durch das Druckventil 8 nach oben. Beim Hinundhergang des Kolbens 2 wird
dann auch der Kolben 4 im gleichen Sinn und um denselben Weg hin und her gehen.
Und die Flüssigkeit auf der linken Seite des Kolbens 4 wird ungehemmt zwischen dieser
Seite des Zylinders und dein Raum über dem Druckventil 8 hin und her strömen. Da
infolge der Versetzung der Kurbelvektoren um 120' die beiden anderen Zylinder 3
die zuströmende Flüssigkeit restlos ansaugen, bzw. die zurückfließende Flüssigkeit
wieder hergeben, findet in der über dem Druckventil angeschlossenen Rohrleitung
zu den Zylindern der Presse dabei keine Flüssigkeitsbewegung statt. Die Saug- und
Druckventile werden sich dabei nicht abheben, und es wird daher auch keine Förderung
von Flüssigkeit stattfinden, wie hoch auch der Druck über dem Druckventil dabei
sein mag. Trotz des dort möglicher-#veise herrschenden Druckes arbeitet die Pumpe
also prinzipiell bei voller Geschwindigkeit verlustlos.
-
Erhöht man nun den Strömungswiderstand durch die Drosselstelle so
weit, daß er den durch das Druckventil 8 nach oben gegebenen überschreitet, so wird
bei Linksgang des Kolbens 2 dies Ventil jetzt abheben, und es wird auch Flüssigkeit
durch dieses in den Druckraum strömen. Diese kann bei Rückwärtsgang des Kolbens
2 infolge Schließens des Ventils 8 nicht mehr zurückströmen; die Förderung der Pumpe
hat also eingesetzt.
-
Dabei wird sich bei Linksgang des Kolbens 2 der Kolben ,4 'licht mehr
so weit in der gleichen Richtung bewegen wie der Kolben 2, und zwar um so weniger
weit, je mehr Flüssigkeit dabei durch das \"eiitil 8 in den Druckrahm strömt.
-
Hei \-ergr(*il.ic,i-tiilg des Striimungswiderstandes überdenDrosselkegelg
wird die geförderte Flüssigkeitsmenge weiter steigen, und der Weg des Kolbens 4
wird immer kleiner werden. Wenn der Drosselkegel den Durchgang vollständig absperrt,
kommt der Kolben 4 in der rechtsseitigen Endstellung gänzlich zum Stillstand, und
die Pumpe fördert ihre größtmögliche Menge in der üblichen Art normaler Kolbenpumpen.
-
Um eine möglichst exakte Regelung der Fördermenge zu bekommen, muß
vielleicht eine kleine zusätzliche Belastung des Druckventils 8 durch eine Feder
stattfinden. Immerhin dürfte aber der Druckverlust in diesem Ventil und in der Drosselstelle
9 kaum über i°110 des Nutzdruckes betragen, so daß kaum eine wesentliche Erwärmung
der Flüssigkeit eintreten wird. Bei Rechtsgang des Kolbens 2 wird infolge des auf
der linken Seite des Kolbens 4 wirksamen Druckes sich auch dieser Kolben, welche
Endstellung er auch erreicht haben mag, sofort mit nach rechts bewegen müssen, damit
er seine rechtsseitige Endstellung erreicht, ehe ein Druckabfall in der Ventilkammer
und damit ein Anheben des Saugventils 7 eintritt. Bei zu hohem Strömungswiderstand
über die Drosselstelle 9 würde dabei eine Verzögerung des Rückgangs des Kolbens
,4 eintreten und auch zu große Drosselverluste auftreten. Um dies zu verhüten, ist
in die zweite Verbindungsleitung das Ventil i i eingebaut, das die Flüssigkeit stets
ungehemmt in den Zylinder 3 zurückströmen läßt, so daß der Kolben 4 sofort dem Kolben
:2 in der Rechtsbewegung folgen kann.
-
Der Weg, um den der Drosselkegel 9 zwischen seinen Endstellungen bei
voller Aussteuerung verschoben werden kann, ist so klein, daß dies bei entsprechender
Betätigung in weniger als einer Sekunde erfolgen kann, was mit den bekannten Pumpen
für regelbare Fördermenge kaum erreichbar ist. Es läßt sich damit leicht auch eine
sofortige Umschaltung auf Förderung Null bei Erreichung eines einstellbaren Druckes
erreichen. Die Steuerung der Preßanlage erfolgt in einfacher Weise nur durch Verschiebung
des Drosselkegels.
-
Die vorgeschlagenen Pumpen ersetzen Akkuanlagen, so daß auch hier
mit Öl als Preßflüssigkeit gearbeitet werden kann. Als einfache Kolbenpumpen sind
sie daher für höchste Drücke ausführbar, wobei die Verteuerung durch die zusätzlichen
Teile gegenüber den einfachen Kolbenpumpen nur unwesentlich ins Gewicht fällt. Es
können ohne weiteres bedarfsgemäß mehrere derartige Pumpen unmittelbar in die Zylinder
von Pressen fördern. :Man wird sie u. a. vorteilhaft für Strangpressen verwenden,
bei denen eine genau einzuhaltende Auspreßgeschwindigkeit gefordert wird, wie sie
bei Drosselung des Preßwassers aus Akkuatllagen kaum und zudem nur mit bedeutenden
Energieverlusten erreichbar ist.