DEZ0000443MA - Hochdruckpumpe - Google Patents

Description

Patentanmeldung

Hochflr uckp umpe«,

Zum Spritzen von Qbstbaiimkulturen und in Si;einbaugebieten sind Pflansenspritaeia bekannt! bei denen die Sprühflüssigkeit mit hohem Brack aus einer offenen Düse gefördert wird. Die hohen Drücke sind erforderlieh, am eine möglichst große Reichweite des Spritzstrahles su erreichen bei gleichseitiger feiner Zerreißung des Spritsmittels« Bei geringer Heiohweite iat es nicht möglich, die Obstbaumkultüren mit ausreichend gater Wirkung sa bespritzen und als folge der geringen Reichweite findet man in diesen Kulturen vielfach Obstbaus^ die an der Spitze von Schädlingen vollkoismen kahl gefressen sind. Während an den unteren Partien der Bäume, die in ausreichendem Maße mit Spiitzfllissigkeit bedacht wurden» ein gesunder Wuchs festsustellen ist«

Zar Erzeugung des erforderlichen Druckes sind seist kleine Kolbenpumpen in Gebrauch, und um au erreichen, daß der Druck abglichst gleichbleibend ist, werden Pumpen mit 2 und 3 versetzt zueinander arbeitenden Kolben angewandt* Trotzdem ist der gewünschten DruekerhöhUEg durch die Anwendung der Kolbenpumpe selbst eine empfindliche Grenze gesetzt, denn die Kolben werden üblicherweise mit Ledermanschetten oder gummiartigen Abdichtungen versehen, weil die Spritsflüssigkeit feste Beimengungen enthält, die das Arbeiten mit sonst für hohen Druck gebräuchlichen geschliffenen Kolben unmöglich machen. Biese Gummidichtungen und lederartigen Manschetten bedingen außerdem eine ganz erhebliche Beibangsieistung und infolgedessen sind sie auch einem hohen Verschleiß unterworfene Man ist beispielsweise auch schon dazu übergegangen, die Zylinder aus Porzellan herzustellen, um die geschilderten Schwierigkeiten besser zu. beherrschen^

Der Erfindung liegt die Aufgabe su Grunde, die laehteile dieser bekannten Druckpumpen zu vermeiden und ein mit einer Zahnradpumpe arbeitende! Gerät sa schaffen, das ganz allgemein zum fördern von Flüssigkeiten mit mechanischen, kolloidal vertei3-ten oder chemisch-aggressiven Beimengungen geeignet ist.

Die 2»ahnra&pumpe oder ein© ähnliehe Pampe mit rotierendem Yordrängerkolben bietet des Vorteil eines vollkommen gleichbleibenden Druckes und kana ohne Zwischenschaltung ©ines Getriebes direkt vom Motor* der bei Pflansenspritzen meist ein"Schnellaufender Zweitakt-Bensia-Mütoa? ist, angetrieben werden. Schon der Portfall des Getriebes, das bei der Kolbenpumpe wegen der Begrenzung der KolbengesGüwindigkeit und wegen der Wirksamkeit der Fentile mit Rücksicht auf die Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Flüssigkeit notwendig ist» ist ein wesentlicher Fortschritt gegenüber den- gebräuchlichen Anordnungen» Das Motorpumpenaggregat wird leichter und billiger and ist auch geringerem Verschleiß unterworfen« Der Anwendung solcher Zahnradpumpen waren aber bisher Grenzen gesetzt, weil es nicht möglich ist, mittels der darin arbeitenden geschliffenen ffehnrääer flüssigkeiten su fördern, die mechanische Beimengungen enthalten.

Bei der erfiaduagsgemäßen Druckpumpe sur förderung von durch mechanische Beimengungen verunreinigten Flüssigkeiten fördert deshalb die Zahnradpumpe ein indifferentes Fördermittel im Umlauf, das Wasser sein oder noch besser aus einem dünnflüssigen Öl bestehen kann, wie es für hydraulische betriebe und Flüssigkeitsbremsen im Äutomobili?©sen gebräuchlich ist. Die Förderung dieser ArbeitsfluBsigkeit hat keinerlei mechanische Schwierigkeiten in der Zahnradpumpe zur JPolge. Es ist bei derartigen Pumpen leicht möglich, den Pump-druck zu erhöhen, oiang eine übermäßige Abnutzung und ein®. schlecLten lirkangsgrad der Pumpe befürchten zu müssen. Zahnradpumpen dieser Art wurden bei anderen Verwendungszwecken bereits mit größter Betriebssicherheit mit 60 und 70 atm. betrieben.

Um den Druck dieser von mechanischen Beimengungen freien Förderflüssigkeit auf das Spritsmittel su übertragen, werden erfindungsgeißäB 2 Behälter vorgesehen, die durch je ©ine elastische Membrane in 2 Bäum© geteilt sind. In dem ©inen kaum befindet sieh jeweils die Förderflüssigkeit und in des anderen - durch die Membrane getrennt - das flüssige Bpritamittel« Diese Rüume werden wechselweise so geschaltet^ daß in dem Zeitabschnitt, in dem aus des einen Behälter die flüssigkeit gefördert wird, diese in den anderen Behälter angesaugt wird. Die Einrichtung nach der Erfindung stellt also gewissermaßen sine doppelte HembranptuarBe dar₉ die aber nicht

mechanisch sondern hydraulisch betätigt und. gesteuert wird.

Hydraulisch betätigte Membranpumpen gur !Förderung von Flüssigkeiten mit mechanischen oder kolloidalen Beimengungen sind swar an sich. nicht mehr neu. Jedoch ist noch keine Anordnung bekannt, bsi der, wie beim Erfindangsgeganstand_r dureb, die wechselweise Schaltang von 2 verhältnismäßig großen BeMltern ein kontinaierlieher and gleichbleibender Spritsdrack erzeugt werden kann.

Bei den bekannten indirekt fördernden Membranpumpen ist als Antriebs-Biittel eine Kolbenpumpe vorgesehen, so daß die Membran in Rhythmus deo liolbens nach der gleichen« Gesetzmäßigkeit wie ©ine Kolbenpumps fördert. Beim Erfindungsgegenstand wird dagegen die förderung durch ©ine Eon-*iaaierlieh arbeitende Zahnradpumpe bewirkt und die !Füllung und Emtl&arung der 2 wechaela-eitig su schaltenden Behälter dadurch erreicht* daß durch eine besonder© Einrichtung im willkürlich su bestimmenden Augenblick der Entleerung des einen Behälters ©in© hydraulische Schalteinrichtung schlagartig umgesteuert wird, um dann in dem anderen Behälter den gleichen ¥organg aussulösen* Dabei Bind die Behälter vorzugsweise so groß dimensionier% daß di« Wechselsehaltung nur jeweils in Abstünden von beispielsweise 5 - 10 Sekunden erfolgt, so daß der kurzfristig© Schlag der umschaltung, der durch !formgebung der !füllkörper auf Bruchteil© von 2©hBtels©kunäen zu. reduzieren ist, gar nicht als !Drackwechsel, ??ie bei Mehrsylinder-Kolbenpumpen empfunden wird.

!Für die Betätigung der Umschaltung sind verschiedene Möglichkeiten gegebenί

Eine Möglichkeit besteht darin, die Bewegung der Membran in dem einen Behälter zur Steuerung su benutzen, iian könnte beispielsweise bei Erreichen der äußeren oder inneren Endlage der Membran, durch einen Anschlag eisen kipphebel betätigen* der seinerseits den Steuerkolben eines Servo-Motors von der einen in die andere Endlage umsteuert und so in bekannter leise ebenfalls den Arbeitskolben des Servo-Motors in die verschiedenen Endlagen bringt» Mit dem Arbeitskolben des Servo-Motors sind die Druck- und Säugventile der beiden Behälter gekuppelt. Durch geeignete I'orisgebung der Behälter in den Bndlagen aer membran kann man erreichen, daß die ömschalt-

geschwindigkeit außerordentlich groß ist und somit auch die Umschaltung der Ventile schlagartig erfolgen kann» Es ist bemerkenswert,, daß bei einer solchen Anordnung die Membran in den Behältern keinerlei Drücke aufzunehmen hätte, da die Brücke auf beiden Seiten der Membran sowohl bei?)?Saug- als auch beim Druckvorgang gleich groß sind. Daß anstelle der Ventile aach Schieber oder Hähne Verwendung finden können, sei der Vollständigkeithalber noch erwähnt*

Bei einer anderen Möglichkeit wird der Steuerimpuls für den Servo-Motor von der iumpe selbst abgenommen, indem beispielsweise ©in Drehschieber mit einer der Punrpenwelle verhältigen Drehzahl verläuft_β

Die Umsteuerung verlangt sehr kurse Zeiten, um ein periodisches Absinken des Forderdruckes beim ümsteuervorgang su vermeiden. Da aber die Membranbewegang gemäß der Erfindung nur sehr langsam erfolgen aoll, beispielsweise in Abständen von jeweils 6 see, so ergeben sich auch für den Drehschieber nur sehr geringe Drehsahlen von 5 pa?o Minute* wenn der Drehschieber beispielsweise "bei einer Umdrehung zweimal umschaltet» um trotzdem die Steuerquer— schnitte rasch freizugeben, muß der Drehschieber im Durehmesser verhältniamäBig groß gehalten werden.

Eine besondere Lösung ergibt sich» wenn der Drehschieber nicht stetig rotiert sondern jeweils nur beispielsweise um JK)⁰ stufenweise bewegt wird. Die Antriebswelle des Drehschiebers kann in diesem Pail 60 pro Minute betragen, und die Steuergeschwindigkeit beim überfahren der Steuerachlitse ist bei gleichem Durchmesser des Steuerschiebers zwölf mal größer als bei stetiger Belegung des Drehsehiebers* Der Drehschieber kann dementsprechend kleiner ausgeführt werden und ergibt trotsdem noch eine höhere Steaergeschwindigkeit als ein stetig rotierender Drehschieber. Aach verringert sich der Bauaufwand für den Steuerschieber erheblich, indem die Untersetzung von der Pumpenwelle sur Schaltwelle bei dem Beispiel um 1 : 12 geringer wird.

Bei der ersten Anordnung, "bei der der Steuerimpuls von der

Membranbewegung abgenommen wird, kann der Steuerschieber nicht im Hauptkreislauf liegen, weil der Schieber sich dann vorzugsweise im Saugtakt vor die Steueröffnung schiebt und wegen des Aufhörena der Förderung stehen bleibt. Bei der zwangsläufigen Bewegung des Steuerschiebers in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl kann dieser auch direkt zur Umsteuerung ohne Zuhilfenahme eines Servo-Motors benutzt werden, wenn, wie bei kleineren Fördermengenj die Unterbringung der erforderlichen Steuerquersähnitte in dem Drehschieber konstruktiv möglich ist. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene stufenweise Schaltung ergibt in diesem Pail ausreichende Zeitquersohnitte für den Steuervorgang«

Der Antrieb des Steuerschiebers besteht für die stufenweise Schaltung beispielsweise aus einem Kettenrad mit 12 Zähnen, die bis auf den Teilkreisdurchmesser verkurst sind und aus einem treibenden Rad, das nur eine einzige Mitnehmerrolle trägt. Zweckmäßig wird das Kettenrad nach jeder Teildrehung in seiner Stellung verriegelt, wozu aus .dem - Getriebebau bekannt® , einfache konstruktive Lösungen dienen können.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles des Erfindungsgedan— kens zu entnehmen. Iu Abb. 1 ist schematisch der Leitungsplan der ©rfindungsgemäßen Hochdruckpumpe dargestellt, Abb. 2 und 3 zeigen in Draufsicht bezw. im Schnitt die Antriebsvorrichtung für die hydraulische Tims ehalt einrichtung. Abb. 4 stellt die Befestigungsart der Membran zwischen den Flanschen des Pörderbehälters dar,

Ia Abb. 1 ist 1 der Pumpenkörper, der durch die beiden Membranen 2 und die Trennwand 5 in vier Kammern 18,19,20 und 21 unterteilt ist. Uie beiden inneren Kammern stehen mit dem von der Pörderflüssigkeit gebildeten ölkreislauf in Verbindung. An der oberen Peripherie dieser Kammern sind die Leitungen 5 und 6 angeordnet, die durch Säugventile T und Druckventile 8 die Trennung der Säume beim Druckwechselvorgang von der Saug- bezw. Druckseite der Pumpe bewirken. Hinter den Druckventilen münden die beiden Leitungen ^m die gemeinsame Spritzleitung 9.

Zur stetigen Entlüftung der Halbkugeln dienen die öffnungen 10 zur Entlüftung der ölkammern bei der Pullung des Ölkreislaufe© die Ventile 11, Die Umsteuerung der Ölkammern geschieht durch · das Schieberpaar 18, 13, das seinerseits den Bewegungslmpuls vom Drehschieber 14 erhält, der durch ein auf der Abb.-1 nicht dargestelltes Getriebe mit einer der Pumpendrehzahl verhältigen Drehzahl umläuft.

Der Drehschieber kann stetig rotieren, wenn er mit Rücksicht auf die Steuergeschwindigkeit beim Umschalten genügend groß ausgeführt wird, oder er wird durch ein auf Abb. 2 und 3 dargestelltes Getriebe nur jeweils um 30° bei ein&x Umdrehung des Antriebsrades des Getriebes bewegt. Im ölkreislauf befindet sich noch das Überströmventil 16, dessen Feder stufenweise auf höhere Spannung gebracht werden kann in bekannter Weise, und das zur vollständigen Abdichtung g®gen Lufteintritt mit einer Membran 30 versehen ist. Ferner befindet sich im ölkreislauf das ölfilter 17 und der Ölkühle i^-iier zweckmäßig im Gegenstrom von der ..Spritzflüssigkeit aus dem Behälter 24 durchflossen wird.

Der Ölkreislauf fuhrt beispielsweise aus der Kammer 18 durch die Leitung 25 zum Steuerschieber 13 und weiter durch die Leitung 26, den ölkühler 23 und die Leitung 27 zur Saugseite der Pumpe 15. Das aus der Eammar 18 abgesaugte Öl wild durch die Leitung 28 den Ölfilter 17 zum Schieber 12 gepumpt, von wo aus es durch die Leitung 29 in die Kammer 19 gelangt. .

Um das wechselnde Volumen des Öles auszugleichen, und um gleichzeitig auch die Füllung des Gerätes vornehmen zu können, kann der Ölausgleichsbehälter 31 vorgesehen werden, der mit einem Überdruckventil 32 und einem Unterdruckventil, einem sogen. Schnüffelventil 33 j mit dem Ölkreislauf i η Verbindung steht. Der Absperrhahn 34 wird nur bei der Füllung des Gerätes mit Öl betätigt und bleibt im Betrieb normalerweise geschlossen. Der Absperrhahn wird auch zweckmäßig unterhalb von dem Ölspiegel in dem Behälter selbst angebracht, um dem Ansaugen von Falschluft vorzubeugen, ebenso wie das Überdruck- und Unterdruckventil 32 und 33«

Wenn der Drehschieber 14 der über ein nicht dargestelltes Untersetzungsgetriebe, das an die Welle 41 angreift, mit der Pumpe 15 gekuppelt ist, die Umschalt siAlTjpg,erreicht hat, wird die mit Leitung 37 verbundene Kammer des'^scnie'bers über die Bohrung S^und über die Leitimg 38 an die Druckseite der Pumpe angeschlossen, während Leitung 56 über die Bohrung 51 durch Leitung 35 Saugleitung wird. In der gezeichneten Stellung sind die Leitungen 36 und 37 durch die sich kreuzenden,, aber in verschiedenen Ebenen verlaufenden Bohrungen 49 mit den Leitungen 50 bezw» 51 verbunden. Durch diesen Druckwechsel werden die Steuerschieber 12 und 13 umgesteuert, wodurch auch die Leitungen und 29 den Druck wechseln.

Bei Fortfall der indirekten Steuerung werden dis Eainmem 18 und 19 direkt an 36 und 37 angeschlossen.

In Abb. 2 und Abb. 3 bedeutet 41 die Antriebswelle für den Drehschieber, auf die das Zahnrad 39 fest aufgekeilt ist. In die bis auf den Teilkreisdurchmesser abgestumpften Zähne greift ©ine auf Zapfen 43 laufende Rolle ein, die auf dem dem !teilkreis des getriebenen Hades entsprechenden Kreis des treibenden Hades, das auf Welle 44 sitzt, umläuft. Das treibende Rad/hat einen Kranz; 42»/äer soweit unterbrochen ist, wie notwendig ist, um die Varriegelungszapfen 40 beim Schaltv<x gang durchlaufen zu lassen. Fach der Teilbewegung des Schaltrades schiebt sich der Rand 42&so zwischen swei benachbarte Zapfen, 40, daß das Schaltrad so lange blockiert ist, bis der Zapfen 43 eine weitere volle Umdrehung vollführt hat» An Welle 44 kann ein beliebiges Untersetzungaelement von der Pumpenwelle sus angreifen.

Ein besondere wichtiges Bauelement der Puiape ist die PÖrdermembran. Sie wird aus einem ölfesten und wegen der Biegebesnspruchung an der Einspannstelle möglichst weichen Gummi hergestellt. Beim Zusammenschrauben der Flanschverbindungen des Pumpen» körpers wird der Hembraa flansch sdir stark zusammengedrückt, da die Flansche wegen des hohen eagea?©äa- Druckes der Pumpe mit sehr hohem spezifischem Druck aufeinander gepreßt werden müssen.

Der Gummi beginnt zu fließen» und die Bohrungen für die Planschbolsen im Meiabranflansch können sich soweit dehnen, daß zwischen der Öl- und Wasaerseite der Pumpe Kurzschluß entstehen kann* Die Membran wird daher mit einem Ring von vorzugsweise rechteckigem Querschnitt versehen, auf den an der Innenseite und den beiden Stirnseiten der Gummi fest aufvulkanisiert wird. Der Außendurchmesser dea Ringes ist kleiner als der um die Bolzenstärke verringerte ieilkreis-Darchmesser der Pumpenflanschen, und die Gummistärke ist so bemessen, daß sie nur beisp ielsweiae um ein Drittel zusammengedrückt wird, wenn die Pumpenflanschen fest ohne Zwischenlage aufeinander gepreßt wurden. Auf diese ßeise wird das Einreißen der Membran an der Einsp&nnstelle vermieden.

Abb. 4 zeigt die Einspannung der Membran im Schnitt. Es ist 45 der Plansch der halbkugelförmigen Förderkammer, 46 der flansch der ölkaonaer. Der in d^J(einvulkanisierte Hing ist 47. \ k<- &

Claims (1)

1. Patentansprüche ;

   Hochdruckpumpe, insbesondere für Pflanzenspritzsn, die als indi·

   ■XL (T

   rekt fÖ3£nde Membranpumpe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein® vorzugsweise als Zahnradpumpe ausgebildete Kontinuierlich fördernde Pumpe (15) eine Arbeitsflüssigkeit in dauernden Umlauf setzt und eine selbsttätig gesteuerte hydraulisch© Umschaltvorrichtung die wechselseitige Füllung und Entleerung von vorzugsweise 2 Behältern(18} (19) bewirkt, welche jeweils durch eine elastische Membran in 2 Kammern unterteilt sind, in deren eine nur die Arbeitsflüssigkeit and in deren andere beispielsweise nur das zu fördernde Spritzmittel Zugang hat.

   UocJ)druckpump® nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dsiß der Steuerimpuls für die hydraulische Umschaltvorrichtung von der Zahnradpumpenwelle abgenommen wird und durch einen Drehschieber (14) die schlagartige Umsteuerung zweier entlasteter Steuer-

   schieber (12) (13) bekannter Bauart erfolgt.

   3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise im Hebenschluß des Ölkreisla.ufes liegende Drehschieber (14) durch ein an sich bekanntes, schrittweise arbeitendes Getriebe in Abhängigkeit von der Zahnradpumpendrehzahl jeweils ru.cka.rtig um ©inen stets gleichbleibenden Schaltwinkel verdreht wird.

   4« Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dad. gekennzeichnet, daJ3 die Förderiaembrsnen in den pörderkammern senkrecht angeordnet sind und die beiden Forderkammerη zusammen mit den Ölkammern einen geschlossenen Körper bilden, auf dem die Leitungen (5) und (6) zwischen den Ventilen der Vorderseite der oberen Peripherie der Ealbkugeln so liegen, daß sich die Membranpumpe durch an der höchsten Stelle angebrachte Bohrungen (10) selbsttätig entlüftet.

   5. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1-4, dad. gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang der Membran ein Stahlring (47) von vorzugsweise rechteckigem Querschnitt so einvulkanisiert ist, daß er von den beiden Stirnseiten uoä der inneren Seite * von Gummi umgeben ist, und daß er zwischen den beiden Planschen (45) (46) zwischen die die Membran^eingespannt ist, eingeklemmt werden kann, ^

   6. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, dad. gekennzeichnet, daß in den ölvorratsbehälter 2 Ventile (33) eingebaut sind, von denen das eine auf zu großen Unterdruck und des andere auf zu großen Überdruck in der Ansaugleitung mspricht.

   7. HocMruckpumpe nach Anspruch 1, dad. gekennzeichnet, daß im Ölkreislauf ein mit verstellbarer Feder und zwecks vollständiger Abdichtung gegen Lüfteintritt mit einer Membran (30) ausgerüstetes Überströmventil (16) vorgesehen ist.