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Zuteilvorrichtung für Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine Zuteilvorrichtung
zur Förderung einer Flüssigkeit in verhältnisgleicher Menge zu einer anderen strömenden
Flüssigkeit, insbesondere für Wasseraufbereitungsanlagen, bestehend aus zwei gleichen
Kolbenpumpen mit gemeinsamen Saug- und Druckventilen und mit gleicher Drehzahl umkaufenden,
von einem Motor angetriebenen und durch ein Differential gekuppelten Kurbeln, deren
Vor- und Nacheilwinkel von einer Schaltvorrichtung in Abhängigkeit von der Menge
der strömenden Flüssigkeit selbsttätig verändert wird, indem der Steg des Differentials
über einen selbsthemmenden Schneckenantrieb von einem Hilfsmotor verstellt wird,
dessen Stromzufuhr von einem Strömungsmesser gesteuert wird. Die Erfindung besteht
darin, daß ein über einem kreisförmigen Zifferblatt sich drehender Zeiger als Kontaktschalter
für den Hilfsmotor ausgebildet ist -und auf einer kreisringförmigen' Kontaktschiene
schleift, die auf der Zeigerachse drehbar gelagert und mit dem Differential durch
eine feste Übersetzung gekuppelt ist und ferner eine kontaktfreie Stelle besitzt.
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Die Zuteilung der Chemikalienlösungen in verhärltnisgleicher Menge
zu einer mit wechselnder Geschwindigkeit durch eine Rohrleitung strömende Wassermenge
macht bei der chemischen Aufbereitung von Gebrauchswässern, insbesondere für Kesselspeisezwecke,
große Schwierigkeiten, weil einerseits die Menge des Rohrwassers stark schwankt
und zeitweise die Strömung völlig aufhört, andererseits die verhältnismäßig geringen
Zusätze sehr genau dosiert werden sollen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die
an sich bekannte
Vereinigung zweier völlig gleicher Kolbenpumpen
mit gemeinsamen Saug- und Druckventilen zu benutzen unter Verstellung des Vor= bzw.
Nacheilwinkels der Kurbeln in Abhängigkeit von der !Menge des strömenden Wassers.
Durch diese CVTaßnahme ist es möglich, die zu fördernde Menge von dem Betrag des
doppelten Hubvolumens einer Pumpe bis zum Nullwert stufenlos zu regeln, ohne daß
die Antriebsdehzahl geändert wird. Die Aufgabe besteht darin, diese Verstellung
der 1,',-url)elwinkel in einfacher und zuverlässiger Weise in Abhängigkeit von der
Menge der strömenden Flüssigkeit vorzunehmen.
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Es ist bekannt, die beiden über ein Differential gekuppelten Pumpen
von einem !Motor mit unveränderlicher Drehzahl anzutreiben und den Vor-bzw. N acheilwinkel
der Kurbeln selbsttätig in Abhängigkeit von der strömenden Flüssigkeit zu verändern.
Solange das Differential nicht beeinflußt wird, d. h. der Steg stillsteht, arbeiten
:die beiden Kurbeltriebe unterder jeweils eingestelltenPhasenverschiebung weiter,idiefür
maximale Förderung 0°, für Nullförderung r80° beträgt. Bei Veränderung der Flüssigkeitsmenge
in der Hauptleitung soll die zugeteilte Flüssigkeit möglichst ohne Verzögerung dem
geänderten Zustand angepaßt werden. Gemäß derErfindung wird dieseForderung dadurcherfüllt,
daß von einem Strömungsmesser ein Hilfsmotor für die Verstellung des Differentials
gesteuert wird. Als Kontaktgeber dient unmittelbar .der Zeigerdes Strömungsmessers,
der als Schleifkontakt auf einer `kreisringförmigen, auf der Zeigerachse drehbar
gelagerten Kontaktschiene schleift. Diese drehbare Kontaktschiene ist mit einer
-kontaktfreien Stelle versehen und mit dem Steg des Differentials .durch eine feste
Kupplung verbunden, so daß jede Verdrehung ides Differentials gleichzeitig die drehbare
Kontaktschiene verdreht, bis die kontaktfreie Stelle unter -dem Zeiger steht und
:dadurch der Kontakt aufgehoben, d.h. der Hilfsmotor ausgeschaltetwird. Da bei jeder
Veränderung des Zeigerausschlages sofort der Hilfsmotor eingeschaltet wird, erfolgt
die Anpassung der zugeteilten Flüssigkeitsmenge mit praktisch nicht nennenswerter
Verzögerung hinter der Verähderung des Haupstroms. Auch eine Überdosierung ist ausgeschlossen;
weil der Hilfsmotor infolge des selbsthämmenden Schneckentriebes sofort stehenbleibl,
sobald die Kontaktlücke die Zeigerstellung erreicht hat.
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In der Zeichnung ist diese Schaltung dargestellt, wobei die .Teile
des mechanischen Antriebs schematisiert sind.
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Als Hauptantriebsmotor i ist ein Dre'hstrommotor gewählt. Er treibt
über das Stirnradgetriebe,2, 3 die Welle 4 an. Auf ihr befestigt ist das Zahnrad
5, welches über das Gegenrad 6 die Kurbelwelle 7 antreibt. Die auf ihr befestigte
Kurbelscheibe 8 trägt den Kurbelzapfen 9, welcher mit Hilfe der Pleuelstange io
den in .dem Pumpenzylinder in gleitenden Kolben 12 bewegt. Die für .die praktische
Ausführung notwendige Zwischenschaltung eines Kreuzkopfes ist zwecks Vereinfachung
der Darstellung weggelassen worden. Die Welle. ist durch das Differential
13 mit der Gegenwelle 14 gekuppelt. Diese treibt in gleicher Weise wie die'MTelle4
und mit gleicherÜbersetzung über die Zahnräder 15, r6 die Kurbelwelle
17, deren Kurbelscheibe i8 den Kurbelzapfen-ig trägt. Er bewegt mittels der
Pleuelstange 2o den in dem Pumpenzylinder 21i gleitenden Kolben 12,2.
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Die beiden einfach wirkenden Pumpen sind :durch die Stutzen 23, 24
mit dem gemeinsamen Pumpengehäuse 25 verbunden, das ein durch Schwerkraft oder durch
Federkraft angedrücktes leicht gängiges Saugventil 26 und Druckventil27 enthält.
Die Saugseite ist durch das Rohr,28 mit dem Behälter 29 verbunden, der die zu dosierende
Chemikalienlösung enthält. Die Druckseite ist durch :eine Rohrleitung 3o mit der
Rohrleitung oder dem 'Gefäß verbunden, in welches die Lösung gefördert werden soll.
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Das Differential 13 besteht aus dem Steg 3t, welcher mit der
Hohlwelle 32 lose auf der Welle 4. und mit der Hohlwelle 33 lose auf der Welle 14
gelagert ist. Der Steg 31 enthält vier gleiche Kegelräder 34, 35, 36, 37, von denen
das Rad 34 mit der Welle 4. und das Rad 36 mit der Welle 14 fest verbunden ist,
während die Räder 35 und 37 auf an dem Steg 31 befestigten Zapfen drehbar gelagert
sind. Die Hohlwelle 32 ist mit dem Schneckenrad 38- fest verbunden, das über die
Schnecke 39 von dem Hilf selektromotor4o angetrieben werden kann. Die Hohlwelle
33 ist mit der Seilrolle 41 fest verbunden.
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Die Flüssigkeit, zu .deren Menge .die Chemikalienlösung verhältnisgleich
gefördert werden soll, strömt durch das Rohr -#2. In .dieses ist eine Stauscheibe
43 eingebaut, welche in üblicher Weise durch Rohrleitungen 44, 45 mit einem U-förmigen
iMeßgefäß 46 verbunden ist, in welchem sich die Höhenlage des Spiegels der Meßflüssigkeit
47 entsprechend dem Staudruck verändert. Der auf der Meßflüssigkeit 47 liegende
Schwimmer 48 ist in bekannter Weise durch einen Übertragungsmechanismus, hier nur
als Hebel 49 angedeutet, mit der Welle 5o des Anzeigegerätes 51 des Strömungsmessers
verbunden, so daß sich bei Durchfluß durch das Rohr 42 ein Ausschlag des mit der
Welle So fest verbundenen Zeigers 52 ergibt, -dessen Ausschlagwinkel, durch die
Art des Übersetzungsgetriebes auf lineare Proportion gebracht, ein Maß für die durchfließende
Flüssigkeitsmenge ist.
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Das feststehende isolierende Zifferblatt des Anzeigegerätes. 51 trägt
eine feste ringförmige Kontaktschiene 53, welche bei der Nullstellung unterbrochen
ist: Auf der Zeigerwelle 50 ist eine z wei ite isolierende Scheibe drehbar
gelagert, t' welche die halbkreisförmigen Schleifringe 54 und 55 trägt und außerdem
mit der Seilrolle 56 fest verbunden ist. Diese steht durch den Schnurtrieb 57 mit
der Seilrolle 4r in Verbindung. Der Zeiger 52 ist als elektrisch leitend gedacht
und steht durch die Welle 50 mit dem Gehäuse 5..1 in leitender Verbindung,
das an die Nullphase des Drehstrommotors angeschlossen ist.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung, die in Nullstellung gezeichnet
ist, ist folgende: Wenn
durch das Rohr 4z Flüssigkeit strömt, wird
infolge des gemessenen Wirkdruckes der Spiegel der,Meßflüssigkeit47 steigen, und
der Schwi.mmer48 bringt über den Übersetzungsmechanismus 49 :den Zeiger
52 zum Ausschlagen. Dieser berührt die Kontaktschiene 53 und setzt über die
mit ihr verbundene Leitung 58 und die mit dem Gehläuse des Anzeigegerätes 51 verbundene
Nullphase das Relais 59 unter Strom, welches das Schütz 6o- ides Hauptantriebsmotors
i schließt. Der Motor i setzt die beiden Kolbenpumpen in Gang, wobei das Differential
wie eine feste Kupplung, jedoch mit Umkehr der Drehrichtung wirkt. Da die beiden
Pumpenkolben 12 und,y1a in Nullstellung in entgegengesetzten Endlagen stehen, wird
der Zylinderinhalt nur hin und her geschoben, ohne daß die Ventile z6,
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in Tätigkeit treten.
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Hier greift nun die Steuerung ein, indem der Zeiger 5t-
-zugleich Kontakt gibt mit dem Schleifring 54, welcher durch Leitung 6i ,über
die mit d em Gehäuse des Anzeigegerätes 51 verbundene Nullphase das Relais ,62
unter Strom setzt und durch Schütz 63 den Stromkreis für den Hilfsmotor 4o schließt.
Der Motor 40 verdreht über :das Schneckengetriebe 39, 38 den Steg 31 des Differentials
@i3 und ändert dadurch die Phasenverschiebung zwischen den beiden Kurbelng und ig,
so daß die Pumpen i i und 21 nun eine gewisse Differenz der Hubvolumen fördern,
wodurch Flüssigkeit aus dem Behälter 29 angesaugt und in die Rohrleitung
30 gedrückt wird.
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Zugleich greift die Rückführung ein, indem die mit dem Steg
3,1 verbundene Seilscheibe 41 über den Schnurtrieb 57 die Seilscheibe 56
und mit ihr den Schleifring 54 verstellt, bis der Zeiger 5a über der Kontaktlücke
64 steht. Dadurch wird der Strom für den Hilfsmotor 4o unterbrochen, weil das Schütz
63 abfällt und den Strom unterbricht. Infolge des selbsthemmenden Schneckentriebes
38, 39 bleibt der Käfig 31 in der zuletzt eingenommenen Lage stehen und damit auch
der eingestellte Phasenwinkel zwischen den Kurbeln 9 und tig erhalten. Steigt die
Durchflußmenge im Rohr 4z weiter an, so erfolgt wieder Stromschluß über Schleifring
54 und das Spiel wiederholt sich. Vermindert sich die Durchflußmenge, so gerät der
Zeiger über den Schleifring 55 und gibt über die Leitung .65 und die mit dem Gehäuse
des Anzeigegerätes 51 verbundene Nullphase .Strom in das Relais 66, das den Schalter
67- schließt und Strom in den Hilfsmotor 4o gibt. Bei dieser Schaltung sind jedoch
gegen über dem Schalter 63 die Phasen R und S vertauscht, so daß der Motor 4o gegenüber
der vorher beschriebenen Schaltung entgegengesetzten Drehsinn hat und den Steg 31
des Differentials 13 in entgegengesetzter Richtung verstellt. Dadurch wird die Differenzförderung
der Pumpen ia und 21 verkleinert. Die Rückführung .1.r-57-56 bringt wieder die kontaktfreie
Stelle 64 unter den Zeiger 5!2 und setzt dadurch den Motorpo still. Hört die Strömung
durch .das Rohr 4z ganz auf, so geht der Zeiger 5 2 in die Nullstellung zurück und
unterbricht den Stromkreis ,des Hauptmotors. Falls der Schleifring 54 hierbei noch
nicht in die Nullstellung gelangt ist, arbeitet der Hilfsmotor 4o weiter, bis diese
Stellung erreicht ist.
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Die praktische Ausbildung des Zeigergerätes 5 i wird von der vorstehend
beschriebenen abweichen, da es nicht zulässig wäre, das Gehäuse unter Starkstromspannung
zu setzen. Es werden daher isolierte Kontakt- oder Schwachstromrelais eingeschaltet
werden, wie dies bei elektrischen Anlagen üblich ist.