DE840648C

DE840648C - Steuerung von schwungradlosen, doppeltwirkenden Kolbenmaschinen, insbesondere von Kolbenpumpen

Info

Publication number: DE840648C
Application number: DEP12286A
Authority: DE
Inventors: Hugo Lorentz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-06-03

Description

Steuerung von schwungradlosen, doppeltwirkenden Kolbenmaschinen, insbesondere von Kolbenpumpen Die Lrhndung betrifft eine Schiebersteuerung @-on schwungradlosen, doppeltwirkenden Kolbenmaschinen, insbesondere von Kolbenpumpen. Solche Steuerungen sind an sich bekannt. Beim Gegenstand der N-orliegenden Erfindung handelt es sich jedoch um eine Schiebersteuerung, die auch für \\'asserreinigungsanlagen geeignet ist.
Bei solchen :\rilagen ist u. a. die Aufgabe zu lösen. eine Kolbenpumpe, deren ITtib verstellbar ist, so zu steuern, daß die Steuerung auch betriebssicher %% irkt, selbst wenn die Pumpe auf einen außerordentlich kleinen Hub eingestellt ist, der bis zum \#'ert o sinken kann. Die Aufgabe, eine schwungradlose, doppeltwirkende Kolbenmaschine, insbesondere eine Kolbenpumpe, mittels Schiebern so zu steuern, daß sie sowohl unter normalen Umständen als auch unter den angegebenen besonderen Bedingungen betriebssicher arbeitet, wird gemäß: der Erfindung dadurch gelöst, daß durch den Kolben vor dem Ende eines einfachen Kolbenhubes ein Relais geladen und die Entridgelung des oder der zu betätigenden Schieber eingeleitet, am Ende des Hubes die Entriegelung des oder der Schieber vollzogen, der oder die Schieber durch das infolge der Entriegelung sich entladende Relais verstellt und beim Rückhub der oder die Schieber mittels gleicher Elemente in gleicher Weise, aber in entgegengesetzter Richtung, betätigt werden.
Eine Schiebersteuerung, die gemäß diesem Verfahren arbeitet, ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt (Abb. 1).
Wenn zunächst die voll ausgezogenen Teile der Abb. 1 betrachtet werden. so handelt es sich um eine Schiebersteuerung für eine doppelt-,virkende Kolbenmaschine, und zwar um eine Schiebersteuerung, die zunächst unabhängig von ihrem Verwendungszweck betrachtet wird, der später zu erläutern ist. Bei dieser Betrachtung ist vorausgesetzt, daß dem Zylinder derKolbenmaschine ein '4edium, z. B. Wasser, unter Druck zugeführt wird.
Sie ist wie folgt ausgebildet: In einem festen Parkt 1 sind nach einander entgegengesetzten Richtungen hin zwei Steuerhebel-- angelenkt, die abwechselnd vom Kolben 3 der Kolbenmaschine beim Himtndrückhub, jeweils beginnend vor dem Ende des Hubes, geschwenkt werden. Zu diesem Zweck ist die Kolbenstange 4 gelenkig mit einer Stange 5 verbunden ,die ebenfalls in dem festen Punkt 1 angelenkt ist und an diesem angelenkten Ende eine sektorförmige Scheibe 6 trägt, deren radiale Kanten hei ihrer durch den Kolbenhub -hervorgerufenen pendelnden Schwenkbewegung abwechselnd auf die beiden Steuerhebel -- drücken können. An jedem Steuerhebel 2 ist eine Federhülse 7 angelen.kt, die eine Arbeitsfetter 8 umschließt. Diese sitzt auf einer aus dem entgegengesetzten Ende der Federhülse 7 herausragenden, mittels eines an dem in der Federhülse 7 befindlichen Ende vorgesehenen Federtellers 9, .die Arbeitsfeder 8 tragenden Steuerstange to. Auf der Steuerstange to ist die Federhülse 7 verschiebbar. Zur besseren Führung ist ferner die Steuerstange 1o mindestens im Bereich der Hülse als Rohr ausgebildet, in dem ein mit der Fadenhülse 7 starr verbundener Stab t 1 sitzt, der entsprechend den Bewegungen der Federhülse 7 gegenüber der Steuerstange io in (lern Rohr 11 längs verschiebbar ist.
Ferner ist an jedem Steuerhebel eine kleinere Hiilse 12 angelenkt, in der das gegen Herausrutschen gesicherte Ende 13 einer X'erriegelungsstange 14 verschiebbar sitzt. Auf dieser sitzt eine sich einerseits gegen die Hülse 12, andererseits gt ,ren Glas andere Ende der Verriegelungsstange 14 abstützende Steuerfeder 15, an der ein Riegel 16 angeordnet ist.
Gegenüber (lern festen Punkt t ist a» eitterrt zweiten festen Punkt 17 ein doppelarmiger Hebel t8 aasgelenkt, dessen Arme t8d, 18b zweckmäßig die gleiche Länge aufweisen wie die Steuerhebel 2. Er trägt senkrecht zu diesen Armen 18°, 18b einen dritten Arm 18e, dessen freies Ende t9 mit dem oder den Steuerschiebern 20. 21 gelenkig in Verbindung steht. An jedem der Arme 1817, 18b des doppelarmigen Hebels 18 ist eine der Stetter-#tangen to aasgelenkt.
l->ie die l\'iegel 16 tragenden Enden der Verriegelungsstangen 14 sind miteinander verbunden, und (las Verbindungsglied 22 ist in der 'litte an einem festen Punkt 23 angelenkt, der auf der Verbindungsgeraden der beiden anderen festen Punkte 1, 17 liegt.
Der doppelarmige Hebel 18 trägt symmetrisch zur Verbindungsgeraden der festen Punkte 1, 17 Rasten 24, in die die Riegel 16 abwechselnd eingreifen.
Die wirksame Länge der Verriegelungsstangen 14 ist mittels eines in der zugehörigen Hülse 12 angeordneten, in der Achsrichtung der Stangen 14 verschiebbaren und verstellbaren Tellers 13 od. dgl., beispielsweise mittels einer auf (lern mit Gewinde versehenen Stangenende sitzenden Mutter, einstellbar, wobei der Teller 13 od. dgl. gleichzeitig das Stangenende gegen Herausrutschen aus der Hülse 12 sichert.
Im gezeichneten Beispiel sind an dem den Kolben 3 enthaltenden Zylinder 25 der Kolbenmaschine diametral einander gegenüber zwei Schieber 20, 21 angeordnet und deren Schieberstangen 26, 27 an den freien Enden eines in einem festen Punkt gelagerten doppelarmigen Hebels 28 angelenkt.
Die Wirkungsweise der Schiefersteuerung ist folgende: In der .gezeichneten Stellung bewegt sich der Kolben 3 nach rechts, die Kolbenstange 4 schwenkt die Stange 5 und damit auch die sektorförmige Scheibe 6 um den festen Punkt 1 im Uhrzeigersinn. Gegen Ende des Hubes drückt die Scheibe 6 auf den rechten Steuerhebel 2, der sich nun ebenfalls im Uhrzeigersinn dreht. Dadurch wird die Federhülse 7, indem diese sich auf der Steuerstange 1o verschiebt, nach unter gezogen und die Arbeitsfeder 8 gehen den am Ende der Steuerstange to angeordneten Federteller 9 gedrückt. Die Steuerstange 1o bewegt sich zunächst nicht, da sie durch den rechten der Riegel 16 und die zugehörige Raste 24 arretiert ist.
Bei der Bewegung des Steueriltel)els 2 im U'hrzeigersittn wird auch die Verriegelungsstange 14 nach unten und damit der Riegel 16 allmählich aus der Raste 24 `herausgezogen. In dem Augenblick, in dem der Riegel 16 die Raste 24 verläßt, kann die Arbeitsfeder 8, die in dieseln Augenblick ein geladenes Relais darstellt, sich wieder ausdehnen, indem sie, sich gegen die obere Innenwand der Federhülse 7 abstützend, den Federteller 9 und damit auch die Steuerstange to nach unten bewegt. Dadurch wird der doppelarmige Hebel 18 im Uhrzeigersinn gedreht, über den Hebelarm 18c die Stangen 26 des Schiebers 20 nach rechts und infolge der Übertragung mittels des doppelarmigen Hebels 2$ die Schieberstange 27 des Schiebers 2i nach links bewegt. Die Umsteuerung der Schieber ist also erfolgt, während sich nunmehr der Kolben 3 nach links bewegt. .

Bei der Drehung des doppelarmigen Hebels 18 im Uhrzeigersinn wurden auch auf der linken Seite der Steuerung die Steuerstange to, die Federhi_ilse 7, diie Arbeitsfeder 8, der Steuerlltel)el 2 und die Verriegelungsstange 14 nach oben bewegt und die Rasten 24 im Uhrzeigersinn verschoben, so daß <der linke Riegel 16 in die linke Raste 24 eingetr2ten ist. Der für die rechte Seite der Steuerung

geschilderte Vor-an- kann sich nun auf der linken

Seite der Steuerung entsprechend wiederholen.

I?s kann initi vorkommen, daß eine zweite Kolhen-

inaschine ebenso gesteuert «erden maß. In diesem

Falle wird die Zweizylindermaschine so geifattt,

daß der zweite Zylinder 29 symmetrisch zum ersten

Zylill(ler 25, mit der Verbindungsgeraden der Fest-

1)UnktC r, 23, 17 als Symmetrieachse, angeordnet

wird und (laß eine gemeinsame Kolbenstange d, 4'

für beide Kolben 3. 30 und eine gemeinsame

Schieberstange 26, 26@ für zwei Schielfer 20. 31 vor-

gesehen werden. Mit der gemeinsamen Schieber-

staiige 26, 26' wird der dritte Arm i8e des im

--eitel' Festpunkt 17 a ]]gelenkten doppelarmigen

Hebels iS verbunden. :\in Zylinder 29 ist diametral

gegenüber (lein Schieber 31 eil] Schieber 32 vorge-

sehen. der gemeinsam mit (lern Schieber 31 durch

den in einem festen Punkt gelagerten doppel-

arinigen 1 Iebel 33 gesteuert wird.

Der zweite Zylinder 29 mit (teil dazugehörigen

Teilen ist. (la diese nur bei vier Zw-eizylirnder-

inaschinr vorgesehen werden, in der Zeichnung

gestrichelt dargestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die elft-

sprechende Schiebersteuerung ohne die gestrichelt

gezeichneten Teile k<iilneu beispielsweise bei einer

l)osiertttigsvorriclittlng für Wasseraufbereitungs-

anlagen atigew eticlet werden, bei der das Rohwasser

durch eine Kolbenpumpe mit Schiebersteueruny

Tiber eine Kammer in einen Reaktor gedrückt und

ein der Kammer entnommener Teilstrom durch

eine zweite, von der ersten Pumpe abhängige

Kolhenputnpe mit '#',cliielierstettertnig dem Kalk-

sättiger zugeleitet werden. Eine solcheAusfiihrungs-

form ist in der .11>1f. 2 dargestellt. Auch hier maß

zuti<ichst nur der linke Teil der _Abbildung be-

trachtet werden, (l. 11. die rechts angeordnete

Kolbenmaschine Soll zunächst außer Betracht

l)icilx@li. Bei dem erwähnten ßeisl>iel einer Wasser-

aufbereittingsanlage wird die Kolbenpumpe, die das

Rohwasser über eine Kammer in den Reaktor

drückt, im wesentlichen durch den Teil a der dar-

gestellten s#:itirialitung, die Kammer durch den

Teil c und die zweite Ptimpe, die einen Teilstrom

dein 1ialksättiger zuführt, durch den Teil f gebildet.

Da ntin (lern Teil a (las lZoliwasser unter Druck zu-

geführt wird, wirkt dieser Teil auch als Wasser-

motor. und zwar in der Weise, daß bei einem ein-

fachen (lab der eine Teil des durch den Kolben

unterteilten Zylinders als Motor, der andere Teil

als Pumpe wirkt und claß beim entgegengesetzten

einfachen Club die Rollen der beiden Zylinderteile

vertauscht werden, w olfei der Kolben in beiden

Füllen der Pumpe und <lein Motor gemeinsam ist.

Die Kolbenmaschine wirkt lediglich als doppelt-

Pumpe. wenn (las lZohwasser nicht unter

Druck -zugeführt wird, sondern ein Fremdantrieb

vorgesehen ist.

1?ine l@(fllfenmaschine a ist finit einem Einlaß-

schielfer /) vui-selien, in dessen Zylinder (las Roti-

wassci- bei (l eintritt, und mit einem Auslaß-

sc'lüel>cr i, atis dessen Zylinder (las lZdhwasser 1aei e

austritt, tini von dort in d,eii Reaktor zu gelangen.

Ferner ist eine zweite, kleinere, als Pumpe wirkende Kolbenmaschine f vorgesehen. Der Zylinder des Auslaßschiebers c der Kolbenmaschine a bildet die Kammer, aus der die Kolbenpumpe f einen Teilstrom entnimmt, und der Auslaßschieber c bildet gleichzeitig den Einlaßschieber für die Kolbenpumpe f. Aus dem Zylinder des Auslaß-Schiebers g der Kolbenpumpe f gelangt ein Teilstrom des Rohwassers über den Stutzen h nach dem Kalksättiger. Die Steuerung der Schieber b und c der Kolbenmaschine a erfolgt, wie in der Abb. i dargestellt und im Zusammenhang damit beschrieben, über einen doppelarmigen Hebel q, der an einem festen Punkt angelenkt ist. Es sind nun die Kolbenstange m der Kolbenmaschine a und die Kolbenstange r der Kolbenpumpe f mittels eines doppelarmigen Hebels s, dessen Drehpunkt t längs dieses doppelarmigen Hebels s und quer zu den Kolbenstangen m und r verschiebbar ist, derart ver-Bunden, daß die Enden der Kolbenstangen m und r ebenfalls in der Längsrichtung des doppelarmigen Hebels s verschiebbar angelenkt sind. Die an den doppelarmigen Hebel s angelenkten Enden der Kolbenstangen m und r sind in parallelen Führungen i( geführt. Durch die Verstellung des Drehpunktes t des doppelarmigen Hebels s kann der 1-lub der Kolbenpumpe f in Abhängigkeit von der Kolbenmaschine a geregelt werden.

Der Auslaßschieber g der Kolbenpumpe f wird durch einen doppelarmigen Hebel v gesteuert, der in einem festen Punkt gelagert und mit seinem einen Ende an den doppelarmigen Hebel q angelenkt ist.
Das Verfahren gemäß der Erfindung und die entsprechende Schiebersteuerung können nun auch auf eine Wasseraufbereitungsanlage angewendet werden, bei der das Rohwasser unter Druck zur Verfügung steht, einen Wassermotor betreibt, von dem Wassermotor in nicht untSr Druck stehende Behälter zur Behandlung, z. B. Reaktor, Filter, gedrückt und bei der das gereinigte Wasser durch eine weitere Pumpe in das Verteilungsnetz gedrückt wird. Es handelt sich also dabei um eine Anlage, bei der das zunächst unter Druck zur Verfügung stehende Rohwasser, obwohl es in nicht unter Druck stehenden Behältern behandelt wird, nach der Behandlung wieder mit annähernd deine selben Druck in einer Verteilungsleitung zur Verfügung steht. Die Anwendung geschieht, wie ebenfalls in Abb.2dargestellt ist, in der Weise, daß der Wassermotor durch die Kolbenmaschine a mit den Schiebern b und c gebildet wird und daß die das gereinigte Wasser in die Verteilungsleitung druckende weitere Pumpe durch die Kolbenpumpe i mit dein Einlaßschieber k und dem Auslaß-Schieber l gebildet wird, wobei die Kolbenstange n der Kolbenpumpe i mit der Kolbenstange m der Kolbenmaschine a und die Schieberstange p des Schielfers L mit der Schieberstange o des Schiebes 1) gekuppelt ist. Bei der in der Abb. 2 dargestellten Tandemanordnung besteht die Kupplung darin, (laß die gleichachsig angeordneten Kolben-' Stangen ni und il und die ebenfalls gleic'liach;sig angeordneten Schieberstangen o und p einfach miteinander verbunden sind oder aus einem Stück bestehen. Der Einlaßschieber k der Kolbenpumpe i wird von dem Auslaßschieber L mittels eines doppelarmigen Hebels w gesteuert, der an einem festen Punkt angelenkt ist.

Claims

PATE NTANSPEÜCHE: i. Verfahren zur Steuerung von schwucigradlosen, doppeltwirkenden Kolbemnaschinen, insbesondere von Kolbenpumpen durch Schieber, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Arbeitskolben vor dem Ende eines einfachen Kolbenhubes ein Relais geladen und die Entriegelung des oder der zu betätigenden Schieber eingeleitet, am Ende des Hubes die Entriegelung des oder der Schieber vollzogen wird und der oder die Schieber durch das infolge der Entriegelung sich entladende Relais verstellt und beim Rückhub der oder die Schieber mittels gleicher Elemente in gleicher Weise, aber in entgegengesetzter Richtung, betätigt werden.
2. Schiebersteuerung für schwungradlose, doppeltwirkende Kolbenmaschinen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: In einem festen Punkt (i) .sind nach einander entgegengesetzten Richtungen hin zwei Steuerhebel (2) angelenkt, die abwechselnd vom Kolben beim Hinundrückhub, jeweils beginnend vor dem Ende des Hubes, geschwenkt werden. An jedem Steuerhebel (2) sind angelenkt: a) eine Federhülse (7), die eine Arbeitsfeder (8) umschließt, die auf einer aus dem entgegengesetzten Ende der Federhülse (7) herausragenden, mittels eines an dem in der Federhülse (7) befindlichen Ende vorgesehenen Federtellers (g) die Arbeitsfeder (8) tragenden Steuerstange (io) sitzt, auf der die Federhülse (7) verschiebbar ist, b) eine Hülse (12); in der das gegen Herausrutschen gesicherte tellerförmige Ende (13) einer Verriegelungsstange (14) verschiebbar sitzt, auf der eine sich einerseits gegen diese Hülse (12), andererseits gegen das andere Ende der Verriegelungsstange (14) abstützende Steuerfeder (15) sitzt und an der ein Riegel (16) angeordnet ist. Gegenüber dem festen Punkt (i) ist an einem zweiten festen Punkt (17) ein doppelarmiger Hebel (18) angelenkt, dessen Arme (18a, 18b) zweckmäßig die gleiche Länge aufweisen wie die Steuerhebel (2) und der senkrecht zu diesen Armen (18a, 18b) einen dritten Arm (i8c) trägt, dessen freies Ende (ig) mit dem oder den Steuerschiebern (2o, 21) in Verbindung steht. An jedem der Arme (,8a, iSb) des doppelarmigen Hebels (18) ist eine der Steuerstangen (io) angelenkt. Die die Riegel (16) tragenden Enden der Verriegelungsstangen (14) sind miteinander verbunden, und das Verhindungsglied (22) ist in der N-Zitte an einem festen Punkt (23) angelenkt, der auf der Verbindungsgeraden der beiden anderen Fest-;)unkte (1, 17) liegt. Der doppelarmige Hebel (VK) trägt symmetrisch zur V erbindungsgeraden der Festpunkte (1, 17) Rasten (24), in die die Riegel (16) abwechselnd eingreifen.
3. Schiebersteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhebel (2) mittels einer in dem gleichen Festpunkt (i) wie sie selbst angelenkten sektorförmigen Scheibe (6) gesteuert werden, die mittels eines starr mit ihr verbundenen Hebels (5) von der Kolbenstange (4) verschwenkt wird und vor dem Ende jedes einfachen Kolbenhubes auf den einen oder anderen der Steuerhebel (2) drückt.
4. Schiebersteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstangen (io) hohl ausgebildet sind und in jeder von ihnen ein starr mit der zugehörigen Federhülse (7) verbundener Stab (ii) in der Achsrichtung verschiebbar angeordnet ist.
5. Schiebersteuerung nach Anspruch 2., dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge der Verriegelungsstangen (14) mittels eines in der zugehörigen Hülse (I2) angeordneten, in der Achsrichtung der Stangen (14) verschiebbaren und feststellbaren Tellers (13) od. dgl., beispielsweise mittels einer auf dem mit Gewinde versehenen Stangenende sitzenden Mutter, einstellbar ist, wobei der Teller (13) od. dgl. gleichzeitig das Stangenende gegen Herausrutschen aus der Hülse (12) sichert.
6. Schiebersteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Zylinder (25) der Kolbenmaschine zwei Schieber (2o, 2i) diametral einander gegenüber angeordnet und die Schieberstangen (26, 27) an den freien Enden eines in einem festen Punkt gelagerten doppelarmigen Hebels (28) angelenkt sind.
7. Schiebersteuerung nach Ansprüchen i bis 6, für eine Zweizylindermaschine, gekennzeichnet durch die Anordnung des zweiten Zylinders (2g) symmetrisch zum ersten Zylinder (25) mit der Verbindungsgeraden der Festpunkte (1, 17) als Symmetrieachse, durch eine gemeinsame Kolbenstange (4, 4') für beide Kolben (3, 30) und durch eine gemeinsame Schieberstange (26, 26), mit der der dritte Arm (igc) des im zweiten Festpunkt (17) angelenkten Hebels (i8) verbunden ist. B. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i und der Schiebersteuerung nach Ansprüchen 2 bis 6 auf eine Dosierungsvorrichtung für Wasseraufbereitungsanlagen, bei der das Rohwasser durch eine Kolbenmaschine mit Schiebersteuerungüber eine Kammer in den Reaktor gedrückt und ein der Kammer entnommener Teilstrom durch eine von der ersten Kolbenmaschine abhängige Kolbenpumpe mit Schiebersteuerung dem Kalksättiger zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßschieber (c) der Kolbenmaschine (a) sowohl die Kammer als auch den Einlaßschieber der Kolbenpumpe (f) bildet, deren Auslaßschieber (g) mittels eines in einem festen Punkt gelagerten doppelarmigen Hebels (v) von dem Schieber (c) aus gesteuert wird und deren Kolbenstange (r) von der Kolbenstange (m) der Kolbenpumpe (a) über einen doppelarmigen Hebel (s) bewegt wird, dessen Drehpunkt (t) verschiebhar ist. p. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i und der Schiefersteuerung nach AnsPrUch 7 auf eine Wasseraufbereitungsanlage, bei der (las Rohwasser unter Druck zur Verfügung steht, einen Wassermotor betreibt, von dem Wassermotor in nicht unter Druck stehende Behälter zurr Behandlung, z. B. Reaktor, Filter, gedrückt und bei der das gereinigte Wasser durch eine weitere Pumpe in das Verteilungsnetz gedrückt wird in der Weise, daB der Wassermotor (a) und die weitere Pumpe (i) je mit ihren Schiebersteuerungen (b, c, k, l) durch die Zweizylindermaschine nach Anspruch 7 gebildet werden.