DE89386C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 59: Pumpen.

Vorliegende Erfindung bezweckt die Ermöglichung von hohen Kolbengeschwindigkeiten und Umdrehungszahlen an Pumpen mit hin- und hergehender Bewegung, wobei die Flüssigkeit in einem unterbrochenen Strome mit gleichbleibender Geschwindigkeit fortbewegt wird.

Von den bekannten Einrichtungen zur Erreichung dieses Zweckes unterscheidet sich die hiernach erläuterte neue Erfindung dadurch, dafs von mehreren getrieblich zusammenhängenden Kolben einer nach dem anderen die Flüssigkeit mit gleichmäfsiger Geschwindigkeit während je eines Theiles der Kurbelumdrehung vorwärts treibt, so zwar, dafs diese gleichmäfsig durchlaufenen Kolbenwege sich über die volle Wellenumdrehung vertheilen.

Zur Ausführung dieses Erfindungsgedankens wird ein eigenartiges Getriebe zwischen die sich mit constanter Winkelgeschwindigkeit drehende Kurbel und die Pumpenkolbenstange eingeschaltet, wodurch die bekanntlich ungleichmä'fsige Bewegung der Schubstange zweckentsprechend vergleichmäfsigt wird.

Die bekannte Kurbelbewegung besitzt nur einen Punkt von maximaler Geschwindigkeit für jeden Hub des Kolbens. Mit Hülfe der neuen Einrichtung wird eine Bewegung der Schubstange mit einer längeren Periode von constanter maximaler Geschwindigkeit erzielt.

Diese Periode dauert z. B. eine Drittel- oder eine Viertelumdrehung.

. Bei einer derart für eine Pumpe während eines Bruchtheiles der Wellenumdrehung erreichten constanten Kolben- bezw. Flüssigkeitsgeschwindigkeit wird durch die Zusammensetzung aller Bruchtheile zu einer Einheit, d. h. durch die Anwendung mehrerer Solcher Pumpen nach oder neben einander mit Hülfe der neuen Getriebeeinrichtung von entsprechend versetzten Kurbeln bewegt und zu einem zusammenhängenden Pumpensystem verbunden, eine gleichmäfsige Geschwindigkeit während der ganzen Dauer der Wellenumdrehung erhalten.

Giebt das neu eingeschaltete Getriebe z. B. eine constante Geschwindigkeit während der Dauer einer Viertelumdrehung der Welle, so werden vier Kolben bezw. vier Pumpenkörper verwendet, oder dauert die Periode ein Drittel einer Wellenumdrehung, so braucht man nur drei Kolben. Im ersten Falle sind die Kurbeln um 90⁰, im zweiten Falle um 120⁰ gegen einander versetzt. Die Bewegungsphasen der Kolben sind somit über eine Wellenumdrehung gleichmäfsig vertheilt und jeder Kolben übernimmt während des der Anzahl der Kolben entsprechenden Bruchtheiles einer Wellenumdrehung wechselweise die eigentliche Pumparbeit.

Die Pumpenkörper sind in allen Fällen derart unter sich verbunden, dafs die Ausflufsöffnung von einer Pumpe durch einen Kanal unmittelbar an die Saugöffnung der nächstfolgenden Pumpe angeschlossen wird, so dafs das Ganze eine zusammenhängende Leitung bildet.

Bei Anwendung von vier Kolben bezw. Pumpenkörpern wird man rathsam die Pumpen paarweise in sogenannter Tandemgruppirung

aufstellen, wobei die Kolben I mit III und II mit IV auf einer gemeinschaftlichen Stange angebracht sind; beide Stangen werden von zwei um 90⁰ versetzten Kurbeln angetrieben.

Die Durchlafsventile in den beiden Kolben auf einer Pumpenstange liegen dabei nach entgegengesetzten Richtungen, weil die Kurbeln dieser Kolben virtuell i8o° aus einander stehen. Thätig ist jedoch immer nur ein Kolben während eines Bruchtheiles des Hinganges, der andere dagegen nur während des entsprechenden Theiles des Rückganges.

Jeder Kolben bewegt also die Flüssigkeit während einer Viertelumdrehung fort und läfst sie während der übrigen drei Viertel der Wellenumdrehung, wo andere Kolben treibend wirken, frei durch sein Ventil hindurchströmen.

Eine derart aufgebaute Pumpe liefert ohne Windkessel, Saug- und Druckventile und ohne Flüssigkeitsbeschleunigungen einen vollkommenen ununterbrochenen gleichmäfsigen Strom von grofser Geschwindigkeit.

Auf- den beiliegenden Zeichnungen ist die bezügliche Einrichtung in einigen Ausführungsbeispielen verdeutlicht und bezw. die Art und die Anwendung des neuen Getriebes an dem vorstehend erwähnten Pumpensysteme veranschaulicht; darauf zeigen: ^:

Fig. ι und 2 (in schematischer Darstellung) je ein Getriebe zur Erzielung der constanten Geschwindigkeit des Kolbens während einer Viertel- und bezw. einer Drittelumdrehung der Kurbelwelle;

Fig. 3 und 4 eine vierfache Pumpe (in einer Seiten- und Oberansicht, theilweise Schnitt), unmittelbar an eine zweicylindrige Betriebsmaschine gekuppelt, wobei das neue Getriebe zwischen Dampf- und Pumpenkolbenstange eingeschaltet ist;

Fig. 5 einen Körper eines dreifachen Pumpensystems (in einer Seitenansicht, theilweise Schnitt), wobei das Getriebe unmittelbar an den Kurbelzapfen angeschlossen ist.

Das neue Getriebe bleibt das gleiche, ob die Bewegung für die Pumpe von der verlängerten Dampfkolbenstange (Fig. 1 und 3), oder von der Kurbel entnommen wird (Fig. 2 und 5).

In beiden Fällen, wird der treibende Punkt A, welcher in Fig. 1 und 3 den Endpunkt der verlängerten Dampfkolbenstange und in Fig. 2 und 5 den Kurbelzapfen selbst bildet, an einem dreieckigen Hebel ABC gekuppelt.

Der andere Endpunkt B der längsten unteren Seite A B des Dreiecks ist mittelst einer Kuppelstange D mit der gerade geführten Pumpenkolbenstange E verbunden, während der Scheitelpunkt C des Dreiecks mittelst einer um einen festen Punkt G schwingenden Stange .F in einem Kreisbogen geführt wird.

Für Fig. ι ist die Bewegung des Getriebes mit gleichmäfsiger Geschwindigkeit während eine Viertelwellenumdrehung (90⁰) angenommen worden.

Eine der beiden unter 90° versetzten Kurbeln, welche für die in diesem Falle vierfache Pumpe nothwendig sind, befindet sich stets entweder auf den Kreisbogen 0-8 oder auf den Bogenp-q. Die äufsersten Stellungen des . ganzen Hubes sind mit α und b, die des wirksamen Hubes mit ο und 8 bezeichnet.

Die 90° messenden Viertelkreisbögen 0-8 und p-q seien z. B. in acht gleiche Theile vertheilt, so finden sich die entsprechenden Theilpunkte auf den Bahnen der Scheitelpunkte des Dreiecks ABC gleichnamig angegeben, und das Diagramm (Fig. 1) zeigt nun, dafs die Strecke 0-8 der Bahn, welche der Endpunkt E der Kuppelstange -D durchläuft, auch in acht unter sich gleiche Theile zerlegt wird, woraus folgt, dafs über diesen Weg die Geschwindigkeit des Pumpenkolbens constant bleibt.

Man richtet für diesen Fall ein Pumpensystem mit zwei Paar Kolben ein, wobei die Kolben, welche durch eine Stange getrieben werden, abwechselnd wirken, d. h. der eine Kolben eines Paares treibt das Wasser beim ausgehenden Hube (0-8), der andere dagegen beim eingehenden Hube (p-q).

In Fig. 2' ist ein Pumpengetriebe für eine constante Geschwindigkeit während einer Drittelumdrehung (i2o°) dargestellt.

Die äufseren Stellungen des ganzen Hubes des Dreieckhebels ABC sind wieder mit a und b, die des für einen Kolben wirksamen Hubes mit ο und 8 bezeichnet.

Wird auch hier der 120⁰ messende Kreisbogen 0-8 in z. B. acht gleiche Theile eingetheilt, und werden die entsprechenden Theilpunkte auf den Bahnen des Scheitelpunktes vom Dreiecke ABC sowie des geradlinig geführten Punktes 2? aufgesucht, so ergiebt das Diagramm wiederum, dafs die Strecke 0-8 der vom Endpunkte E der Kuppelstange D durchlaufenen Bahn ebenfalls in acht gleiche Theile getheilt wird; mithin bleibt auch. über diesen Weg die Geschwindigkeit des Pumpenkolbens constant.

Für diesen Fall werden auf die Maschinenwelle drei Kurbeln in den Richtungen o, 8 und c aufgesetzt, so dafs stets eine der Kurbeln (und das ist die jeweilig thätige) sich auf dem Kreisbogen 0-8 befindet.

Bei der in den Fig. 3 und 4 veranschaulichten vierfachen Pumpenanlage sind je zwei Kolben auf je einer Stange D D¹ unmittelbar vermöge des neuen Getriebes (ABC nach Fig. 1) an die verlängerten Dampf kolbenstangen a a¹ einer zweicylindrischen Betriebsmaschine angeschlossen.

Die Pumpen sind hinter einander aufgestellt, und zwar die Pumpenkolben I und III auf einer Stange und II und IV auf der anderen. Sie sind durch geeignete Anschlufsrohre HKL unter einander verbunden, so dafs das Ganze eine zusammenhängende Pumpe bildet, in welche die Flüssigkeit, bei M eintretend, in der Pfeilrichtung die Pumpe durchfliefst und bei JV ausgetrieben wird.

Die in den Zeichnungen veranschaulichten Kolben sind derart konstruirt, dafs die Querschnittsfläche des Flüssigkeitsstrahles durch die ganze Pumpe ein und dieselbe bleibt.

Die Pumpenkolbenstangen sind zu diesem Zwecke plungerartig ausgeführt.

Fig. 5 veranschaulicht einen Kolben mit geschlossenem Ventile V im gröfseren Mafsstabe und durchschnitten; jedoch sind andere Ventilkolben-Konslruktionen auch verwendbar.

Die Ventile der Kolben I und III sowie II und IV sind entgegengesetzt angeordnet (s. Fig. 4). Zweckmäfsigerweise wird das Getriebe für die veranschaulichte Pumpenanlage so angeordnet, dafs der Zapfen am Scheitelpunkte C des Dreiecks ABC nach beiden Seiten verlängert, so dafs das Dreieck in einem doppelten Schwinghebel FF aufzuhängen möglich wird.

Wie zuvor erwähnt, durchlaufen vermöge Einschaltung des neuen Getriebes zwischen Dampf kolbenstangen A A¹ und Pumpenkolbenstangen E die Kolben auf einer Stange wechselweise ihren wirksamen Hub mit gleicher constanter Geschwindigkeit, so dafs, weil die beiden Kurbeln um 90° versetzt sind, die vier Kolben auf einander folgend während je eines Vierteltheiles der Wellenumdrehung ihren wirksamen Hub vollziehen.

Bei dem eingehenden Hube nach rechts des durch Kurbel P getriebenen Kolbens I (s. die Pfeilrichtung in-'Fig. 4) wird also die Flüssigkeit während einer Viertelwellenumdrehung mit constanter Geschwindigkeit in das Zwischenrohr //getrieben, und es durchfliefst die weiterhin im Pumpenkörper stehende Flüssigkeit dabei unter Benutzung der Verbindungsrohre K und L die Ventile der Kolben II, III und IV, . welche sich sämmtlich in der Richtung des Flüssigkeitsstromes öffnen, weil während dieser Periode die Flüssigkeitsgeschwindigkeit gröfser ist als die der Kolben II und IV und das Ventil des sich mit gleicher Geschwindigkeit, aber in entgegengesetzter Richtung bewegenden Kolbens III sich gegen diesen Strom öffnet.

Nach der Viertelumdrehung übernimmt der von Kurbel R betriebene Kolben II die Pumparbeit (ausgehender Hub der Kurbel JR); bei dem ausgehenden Hube der Kurbel P findet der wirksame Hub des Kolbens III statt, und schliefslich wird die Flüssigkeit während des eingehenden Hubes des Kolbens R, welchem die letzte Viertelumdrehung der Maschinenwelle entspricht, durch die Ausfiufsöffnung JV aus der Pumpe getrieben. Man ersieht, dafs alle Kolben sich während ihres wirksamen Hubes mit gleicher constanter Geschwindigkeit bewegen, dafs je ein Kolben während einer Viertelumdrehung der Welle die Function der Pumpe übernimmt und dafs währenddem die Flüssigkeit durch die sich öffnenden Ventile der anderen drei Kolben frei durchfliefst, dafs also während der ganzen Wellenumdrehung die Flüssigkeit stets mit gleichbleibender Geschwindigkeit die Pumpe durchströmt, so dafs die Pumpe somit einen vollkommen ununterbrochenen, gleichmäfsigen Flüssigkeitsstrom ohne Beschleunigungen liefert, welcher eine gröfsere Geschwindigkeit und höhere Tourenzahl wie die gewöhnlichen Pumpenanlagen anzuwenden ermöglicht.·

In Fig. 5 ist die eine von drei neben einander angeordneten Pumpen einer mit drei Kolben arbeitenden Pumpenanlage dargestellt. Der Antrieb desselben findet von drei auf eine Welle um 120⁰ versetzten Kurbeln mittelst der unmittelbar mit dem Kurbelzapfen A verbundenen neuen Getriebe (ABC gemäfs Fig. 2) statt.

Die drei Pumpen sind durch geeignete Anschlufsröhren unter sich verbunden, welche sich unter einer Pumpe weg von der Vorderseite derselben nach der Hinterseite der nächstfolgenden Pumpe erstrecken, so dafs das Ganze eine durchgehende Leitung bildet, wobei die Ventile der drei auf einander folgenden Kolben gleichgerichtet angeordnet sind.

Da nun in diesem Falle nach einander jeder der drei Kolben während eines Dritteltheiles der Wellenumdrehung (120⁰) seinen wirksamen Hub vollzieht und dabei die eigentliche Pumparbeit übernimmt, sich also während dieser Periode mit constanter maximaler Geschwindigkeit bewegt und die Flüssigkeit währenddem die Ventile der anderen zwei Kolben frei durchfliefst, so wird während der ganzen Dauer der Wellenumdrehung die Flüssigkeit gleichmäfsig die Pumpe durchströmen. Mit Hülfe des neuen Getriebes liefert auch bei einer derartigen Anlage diese dreifache Pumpe einen vollkommen ununterbrochenen, gleichmäfsigen Flüssigkeitsstrom von grofser Geschwindigkeit.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Schnellgehende, aus mehreren Pumpen in einer Leitung zusammengekiippelte Kolbenpumpe mit gleichförmiger Flüssigkeitsförderung, gekennzeichnet durch ein zwischen Antriebskurbel und Pumpenkolbenstange eingeschaltetes Getriebe, welches für jeden Kolben eine wäh-

   rend des wirksamen Theiles seines Hubes gleichbleibende Kolbengeschwindigkeit vermöge eines starren, mit einem Punkte (C) im Kreisbogen geführten Dreieckhebels (A B C) sichert, dessen Angriffspunkt (A) an die Antriebsstelle (Kurbel, Kreuzkopf oder dergl.) und dessen Gelenkpunkt B durch eine Schubstange an die Pumpenkolbenstange angeschlossen ist,'so dafs die von sä'mmtlichen Kolben nach einander wirksam durchlaufenen Kolbenwegtheile zusammen einer vollen Kurbelumdrehung entsprechen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.