DE835401C

DE835401C - Regelung der Foerderung von durch eine Kolbenpumpe, Membranpumpe od. dgl. bewegten Fluessigkeiten oder durch einen Kolbenkompressor bewegten Gasen

Info

Publication number: DE835401C
Application number: DEP56381A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Luens
Original assignee: FRITZ LUENS DIPL ING; LEU ESSENER ELEKTROMOTOREN und
Current assignee: FRITZ LUENS DIPL ING; LEU ESSENER ELEKTROMOTOREN und
Priority date: 1949-09-30
Filing date: 1949-09-30
Publication date: 1952-03-31

Description

Regelung der Förderung von durch eine Kolbenpumpe, Membranpumpe od. dgl. bewegten Flüssigkeiten oder durch einen Kolbenkompressor bewegten Gasen 1:s ist bekannt, die Regelung der Förderung von durch eine Kolbenpumpe oder 1Zembranpumpe bewegten Flüssigkeiten oder durch einen Kolbenkonipressor 1>e\\ egteti Gasen dadurch zu bewirken, dal3 @inc @hil>l@elkollrenpumpeoder einDoppelkofbenkompressor in der Weise betrieben wird, claß deren beide Antrielic gegeneinander verstellt werden. Zur I?riic!ltttig einer gleichbleibenden Förderung müssen bei einer solchen Fördereinrichtung die beiden Antriebe mit absolut gleichen Geschwindigkeiten lauten. Zu diesem Zweck verbindet man die beiden .@ntriel>e entweder kraftschlüssig miteinander oder tnan treibt sie durch svncliron laufende Motoren an,. Für die l:raftschliissige N'erbindung verwendet man vielfach ein festgestelltes Differentialgetriebe,dessen Blockierung bei der Regelung der Förderung gelöst wird, so daß eine gegenseitige Verstellung der beiden Antriebe, sei es von Hand oder auch mittels eines Servomotors, erfolgen kann.
Bei der Anordnung mitSynchronmotoren wird der Gleichlauf der beiden Antriebe bei der Regelung der Förderung dadurch aufgehoben, daß der Ständer des einen Synchronmotors von Hand oder mittels eines Servomotors um die Läuferwelle verdreht wird.
Die Erfindung bezieht sich nun auf eine mit besonderen betrieblichen Vorteilen verbundene Abv-andlungund Erweiterung dieser bekannten Anordnungen. Ihr liegt der Gedanke zugrunde, einer Doppelkolbenpumpe oder einem Doppelkolbenkompressor durch mechanische Kupplung mit einem elektrischen Schaltgerät den Charakter einer elektrisch regelbaren Fördereinrichtung zu; geben.
Bei der Anordnung nach der Erfindung erfolgt die Förderung der Flüssigkeit oder des Gases gleichfalls mittels einer Doppelpumpe bzw. eines Doppelkompressors. Die Regelung der Förderung wird ebenso wie bei den bekannten Anordnungen durch gegenseitige Verstellung der beiden Antriebe der Pumpe oder des Kompressors bewirkt. Auch ist zwischen den beiden Antrieben ein Differentialgetriebe od. dgL" also eine auf Drehzahlunterschiede ansprechende Vorrichtung angeordnet. Die Regelung der Förderung wird jedoch in diesem Falle mittels eines Kontaktgerätes mit unabhängig voneinander verstellbaren Kontakten und Gegenkontakten in der Weise gesteuert, daß die Kontakte willkürlich von Hand oder von einem Sollwertgeber gesteuert, verstellt werden, während die Gegenkontakte von dem Drehzahlunterschiede der beiden Antriebe erfassenden Abtrieb der zwischen den Antrieben angeordneten Vorrichtung (Differentialgetriebe) gesteuert werden. Hierbei bewirkt Verstellen der Kontakte von Hand oder durch den Sollwertgeber solange eine Veränderung der gegenseitigen Einstellung der beiden Antriebe zueinander" bis die Gegenkontakte, über das Differentialgetriebe bewegt, der Verstellung der Kontakte nachgefolgt sind. Es ist hierbei für die Erfindung ohne Belang, ob die Verstellung der Kontakte gegenüber den Gegenkontakten Verstellen der beiden Antriebe gegeneinander durch Einschalten, Regeln oder Abschalten eines Motors zur Folge hat.
Wird die Anordnung so getroffen, daß die beiden Antriebe durch je einen Motor betrieben werden, so ergibt sich die Möglichkeit, die Regelung der Förderung in einfachster Weise durch vorübergehendes Abschalten eines Motors zu bewirken. Hiermit ist der besondere Vorteil verbunden, daß Elektromotoren einfachster Bauart, z. B. Kurzschlußankermotoren, verwendet werden können. Hierzu trägt insbesondere auch der Umstand bei, daß in (fiesem Falle keinerlei besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um den für den Beharrungszustand der Förderung erforderlichen Gleichlauf der beiden Antriebe zu bewirken; ist es doch der erfindungsgemäß ausgebildeten Anordnung eigentümlich, Abweichungen des Istwertes der Förderung von dem durch die Einstellung der Kontakte bestimmten Sollwert selbsttätigauszuregeln. Weicht z. B. einer der beiden Antriebe, etwa durch das charakteristische Verhalten seines Antriebsmotors oder durch Belastungsunterschiede in der Drehzahl von der des anderen ab, so werden die von dem l?rehzahlunterschiede der beiden Antriebe erfassenden Abtrieb der zwischen den Antrieben angeordneten Vorrichtung (Differentialgetriebe) gesteuerten Gegenkontakte gegenüber den Kontakten, deren Einstellung den Sollwert der Förderung bestimmt, verstellt. Hierdurch wird. bei der Ausführung mit zwei Antriebsmotoren lieislüels@\eise durch Abschalten des einen \lotors, ein diel Drehzahlabweichung korrigierender Regelvorgang ausgelöst.
Ein weiterer '\,orteil der nach der 1=rfindung ausgebildeten Anordnung liegt darin. (laß gegebenenfalls die zwischen den beiden Antrieben angeordnete, auf Drehzahlunterschiede der Antriebe ansprechende Vorrichtung (D@ifferelitialgetriel)he) nur nach dein geringen, zur Verstellung der Gegenkontakte des Kontaktgerätes erforderlichen Kraftbedarf bemessen zu werden braucht.
Es ist ein besonders vorteilhaftes Merkmal der Erfindung, claß das die Förderung steuernde Kontaktgerät denkbar einfach ausgebildet werden kann. So kommt es z. 13. in (lern Falle, d aß der Antrieb mittels zweier direkt schaltbarer Klotoren (Kurzschlußankermotoren) erfolgt, mit (1,°n zum Schalten der Steuerströme der beiden Einschaltschütze dieser Klotoren erfordcrlichen Kontakten aus. Ausgesprochene Regelkontakte sind demnach an dem Kontaktgerät in diesem Falle nicht erforderlich. So eignet sich die Anordnung nach der Erfindung ganz besonders für den Fall, daß die Förderung einer Flüssigkeit oder eines Gases selbsttätig von einem Sollwertgeber aus gesteuert Nverden soll, wie dies unter anderen hei den sog. Dosierungsanlagen der Fall ist, bei denen es 1)eisliielsweis.e darauf ankommt" einer unter veränderlichen Drücken stehenden Leitung selbsttätig eilie (lein jeweiligen Druck angepaßte Dosis einer Fliissigkeit zuzuführen.
Wird man auch vielfach (las Kontaktgerät mit Berührungskontakten ausbilden, so kann doch ein besonderer Vorteil darin liegen, dieses mit Noc'kenschaltkontakten auszurüsten. Nockenschaltkontakte werden z. B. zweckmäßigerweise dann vorgesehen, wenn es darauf ankommt, trotz schleichender Schaltbewegungen momentanes Schalten zti bewirken.
Soll die Steuerung der lZegelung der Förderung selbsttätig von einem Sollwertgeber aus erfolgen, so kommt es darauf an, den Kraftbedarf des Kontaktgerätes möglichst niedrig zu halten. In diesen Fällen ist es zweckmäßig, an Stelle eines Kontakt-oder Nockenschaltgerätes ein photoelektrisches Gerät anzuordnen, bei welchem der Sollwertgeber beispielsweise eine Blende steuert, welche sich im Bereich des Lichtstrahles der in Abhängigkeit von der Verstellung der Pumpen- oller Kompressorantriebe gesteuerten photoelektrischen Steuervorrichtung bewegt.
Die nach der Erfindung ausgebildete Anordnung ist auch besonders geeignet für die Fälle, in denen es darauf ankommt, die Gesetzmäßigkeit, mit der sich das Hubvolumen der I'unil)e oller des Kompressors verändert, der Gesetzin:ißigkeit, der (las den Sollwertgeber -betätigelide Steuermittel untc°rliegt, anzupassen. Zu dein Zweck wird man zwischen den Sollwertgelwi- und den voii diesem gesteuerten Kontakten eines Kontaktgerätes, Nocken eines Nockenschaltgerätes, der Blende eines photoelektrischen Steuer- oder Schaltgerätes od. dgl. ein die Anpassung bewirkendes C?bertragungsorgan schalten. Wie bereits erw ältnt. tniissen int Beharrungszustand der Förderung die beiden Antriebe der Pumpe oder des Kompressors mit gleicher Drehzahl betrieben werden, und es war schon ausgeführt, daß (las charakteristische Verhalten der nach der Erfindung ausgebildeten Anordnung den Gleichlauf auch bei der Verwendung von asynchronen Motoren dadurch erzwingt, claß etwaige Drehzahlunterschiede der beiden .Antriebe durch durch diese ausgelöste Schalt- oder Regelvorgänge selbsttätig kompensiert werden. Bei der Erzwingung des Gleichlaufs können naturgem:iß recht hohe Schalthäufigkeiten auftreten. Aus diesem Grunde kann es eine zweckmäßige Erweiterung der Anordnung bedeuten, zwischen den beiden Antrieben eine ausrückbare Kupplung anzuordnen, welche im l,eharrungszustand der Förderung eingerückt ist und so die beiden Antriebe kuppelt, bei Einsetzen eines Regelvorganges aber zwangsläufig ausgerückt wird. Mit Vorteil wird man hierfür eine elektromägnetisch gesteuerte Kupplung verwenden.
Die hohen. bei der Erzwingung des Gleichlaufs der beiden Antriebe möglicherweise auftretenden Schalthäufigkeiten bedeuten naturgemäß für die Schaltorgane der :Motoren eine starke Belastung. Es kann besonders vorteilhaft sein, an Stelle von mechanischen Schaltgeräten sog. Stromtore @Elektronenschaltgeräte) anzuordnen, deren Durchlässigkeit von (lern Kontaktgerät od. dgl. gesteuert wird.
Die beigefügte Abbildung gibt ein Ausführungs-I)eispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Anordnung wieder. a ist der Zylinder einer Doppelkolbenpumpe mit der Saugleitung b und der Druckleitung c. d sind die beiden Kolben der Pumpe, welche durch die Kurbeln e mittels der Kurbelstangen f bewegt werden. Die Kurbeln f werden über die Getriebe g durch die Motoren h angetrieben. Arbeiten beide Antriebe gleichsinnig ohne Phasenverschiebung und mit gleicher Geschwindigkeit, so erfährt der Zylinderraum i bei einer Kurbelumdrehung keine y Volumänderung, und das Fördervolumen der Pumpe ist gleich Null. Laufen dagegen die Antriebe mit um tqo Grad gegeneinander versetzten Kurbeln und mit gleicher Geschwindigkeit, so tritt während einer Kurbelumdrehung eine Veränderung des Volumens des Zylinderraumes i von \linimum bis zum \la.rimum ein und.die Pumpe arl)eitetmitihrergrößten Förderleistung. Bei zwischen den Grenzwerten liegenden gegenseitigen Kurbelstellungen arbeitet die Pumpe mit entsprechend geregelten Förderwerten.
Die Steuerung der 1'umhe erfolgt mit Hilfe des in diesem Falle selbsttätig arbeitenden Sollwertgebers k. Dieser wird im vorliegenden Falle von einem Metnbrandruckmesser gebildet, welcher die Druckdifferenz in einer Rohrleitung l erfaßt. Der Sollwertgel)er /,° ist über das Übertragungsorgan m, welches in diesem Falle aus einer Zahnstange mit einem mit dieser im l:itugriff stehenden Ritzel besteht, mit den Kontakten ii des Kontaktgebers o kraftschlüssig verbunden. Dagegen werden die (;cgettkotttakte p über die Zahnräder d von (lern zwischen den leiden Getrielyen g angeordneten Differentialgetriebe r aus bewegt. Die Abbildung gibt die Stellung der Kontakte n während des Beharrungszustandes wieder. Verändert der Sollwertgeber die Stellung der Kontakte n gegenüber ihren Gegenkontakten p, so wird der Stromfluß in eitler (ler Spulen der beiden Schutzes, welche die Motoren 1a an ihre Stromquelle schalten, unterbrochen. Hierdurch schaltet das betreffende Schütz den zugeordneten Motor )t ab, wodurch die Drehzahl des betreffenden Antriebes herabgestzt wird. Ein Drehzahlunterschied zwischen den beiden Antrieben der Anordnung l)ewirkt jedoch eine Verstellung der Gegenkontakte p durch das Differentialgetriebe r im Sinne einer Nachfolgebewegung zu den Kontakten n. Das betreffende Schütz s bleibt demnach nur so lange abgeschaltet, als die Gegenkontakte p gegenüber den Kontakten it noch nicht wieder die für den Beharrungshetrieb charakteristische Stellung eingenommen haben. Durch den vorübergehenden LTuterschicd der Drehzahl der beiden Antriebe werden die Kurbeln e gegeneinander verstellt und hierdurch die Förderung der Pumpe geändert. Zur Erzielung einer gleichen Umlaufgeschwindigkeit der beiden Antriebe während des Beharrungszustandes kann man die beiden Getriebe g über eine nicht dargestellte, vorwiegend elektromagnetisch gesteuerte Kupplung miteinander verbinden und diese Verbindung mit Hilfe weiterer, ebenfalls nicht dargestellter Kontaktsysteme des Kontaktgerätes o so steuern, daß sie während des Regelvorganges gelöst ist. Auch können an Stelle der Schütze s Stromtore, deren Durchlässigkeit von dem Kontaktgerät o aus gesteuert wird, angeordnet werden.
Das Übertragungsorgan m kann so ausgebildet werden, daß die Gesetzmäßigkeit der Förderung der Pumpe der Gesetzmäßigkeit entspricht, der das Mittel,, welches den Sollwertgeber steuert, unterworfen ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Anordnung zur Regelung der Förderung von durch eine Kolbenpumpe, Membranpumpe od. d g1. bewegten Flüssigkeiten oder durch einen Kolbenkompressor bewegten Gasen, bei welcher di-; Pumpe oder der Kompressor als Doppelpumpe bzw. Doppelkompressor ausgebildet und tnit zwei Antrieben versehen ist, deren gegenseItige Verstellung eine Veränderung des Fördervolumens bewirkt, und bei welcher zwischen den beiden Antrieben eine auf Drehzahlunterschiede der Antriebe ansprechende Vorrichtung, beispielsweise ein Differentialgetriebe, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Korderung mittels eines Kontaktgerätes mit unabhängig voneinander verstellbaren Kontakten und Gegenkontakten in der Wise erfolgt, daß die Kontakte willkürlich von Hand oder von einem Sollwertgeber gesteuert verstellt werden, während die Gegenkontakte von dem Drehzahlunterschiede der beiden Antriebe erfassenden Abtrieb der zwischen denAntrieben angeordneten Vorrichtung (Differentialgetriebe) gesteuert werden.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe oder der Kompressor durch zwei vorwiegend gleiche Motoren angetrieben wird und daß die Regelung der Förderung in der Weise erfolgt, daß Verstellen der Kontakte des Kontaktgerätes gegenüber den Gegenkontakten so lange Abschalten oder eine Drehzahlregelung des einen oder anderen Motors bewirkt, bis die Gegenkontakte der Verstellung Gier Kontakte nachgefolgt sind.
3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktgerät als Nockenschaltgerät ausgebildet ist.
4. Anordnung. nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Kontaktgerätes ein photoelektrisches Gerät angeordnet ist, bei welchem von Hand oder durch den Sollwertgeber beispielsweise eine Blende gesteuert wird, welche sich im Bereich des Lichtstrahles einer photoelektrischen Schalt-oder Steuervorrichtung bewegt, welche von dem Drehzahlunterschiede der beiden Antriebe der lumpe erfassenden Abtrieb der zwischen den Antrieben angeordneten Vorrichtung (Differentialgetriebe) gesteuert wird.
5. Anordnung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, d@aß zwischen dem Sollwertgeber und den von diesem gesteuerten Kontakten des Kontaktgerätes, Nocken des Nockenschaltgerätes, der Blende des photoelektrischen Schaltgerätes od. dgl. ein Übertragungsorgan angeordnet ist, welches die Veränderlichkeit des Hubvolumens der Pumpe oder des Kompressors der Veränderlichkeit des den Sollwertgeber betätigenden Steuermittels anpaßt.
6. Anordnung nach Anspruch t bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwisclieti den beiden Antrieben der Pumpe oder <Les Kompressors eine ausrückbare l@upplung angeordnet ist, welche vorwiegend elektromagnetisch und von dem Kontaktgeriit od. <lgl. so gesteuert wird, daß die lxiden @iitriehc im I@charrungszustand miteinander gekuppelt. w:ilireiic1 des Regelvorgangs jedoch voneinander entkuppelt sind.
7. Anordnung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren der heilen Antriebe der 1'uml>e oder des Koml>ressors über Stromtore, deren Durchlässigkeit durch das Kontal;tgei-:it od. dgl. gesteuert wird. an ihre Stromquelle angeschlossen oder mit Hilfe derartiger Geräte in ihrer Drehzahl geregelt werden. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 33777i, 517236, 53113i, 541750; schweizerische Patentschrift Nr. 204 588; britische Patentschrift Nr. 2#S425/igio; französische Patentschrift Nr. 48733-5; USA.-Patentschrift Nr. e6047.