DE1453500A1

DE1453500A1 - Hydraulisch betaetigte Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE1453500A1
Application number: DE19641453500
Authority: DE
Inventors: Fanshawe Hew Dalrymple
Original assignee: FNRD Ltd
Current assignee: FNRD Ltd
Priority date: 1963-04-08
Filing date: 1964-04-07
Publication date: 1969-03-13
Also published as: GB1089661A; US3303786A

Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur !förderung von Stoffen mittels hydraulisch betätigter Kolbenpumpen. Da in derartigen Pumpen das Arbeitsmittel zur Betätigung der Kolben im allgemeinen nicht dem zu fördernden Stoff gleich ist, wird im folgenden zweckmäßigerweise das Arbeitsmittel mit "Öl" bezeichnet, obwohl es sich nicht notwendigerweise um öl handeln muß, während das gepumpte Medium,als "der zu fördernde Stoff" bezeichnet wird. Hierdurch sind jedoch nicht Fälle ausgeschlossen, bei denen die beiden Stoffe einander tatsächlich ähnlich sind.

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Beim Betrieb bekannter/ einfachwirkender Pumpen dieser Art tritt eine Unterbrechung der Förderung auf, welche sich über den gesamten Saughub der Pumpe erstreckt und gewisse Zeitabschnitte vor und nach dem Saughub umfaßt, welche zur Umkehrung der Kolbenbewegung benötigt werden. Dieser Unterbrechungsabschnitt kann nur durch eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Saughubes und der Kolbenumsteuerung verringert werden, was jedoch einen erhöhten Verschleiß und die Gefahr von Kavitationen bewirkt.

Außerdem kann die entsprechende Unterbrechung des Druckölverbrauches für die Betätigung des Kolbens den-Betrieb der Druckölquelle ungünstig beeinflussen.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer hydraulisch betätigten Kolbenpumpe, welche die soeben beschriebenen Nachteile der bekannten Pumpen nicht aufweist und bei welcher die erwähnten Unterbrechungen in der Förderung nicht auftreten. , _: ^:

Demgemäß geht die Erfindung von einer hydraulisch betätigten Kolbenpumpe mit mindestens einer Hauptpumpe aus und die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jeweils am Ausgang eines auf der Pumpenauslaßseite angeordneten Eückschlagventiles ein auf einer Seite unmittelbar mit der Auslaßleitung für den zu fördernden Stoff verbundener Hilfszy-

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linder mit Hilfskolben angeschlossen ist, dessen Rückseite von einer das Druckmittel für die Kolbenpumpe liefernden Druckmittelquelle beaufschlagt ist, daß ferner Ventile zum Auslassen des Druckmittels aus dem Kolbenpumpenzylinder während des Saughubes vorgesehen sind und daß endlich Vorspannmittel mit dem Hilfskolben verbunden sind, welche Jeweils während des Förderhubes der Kolbenpumpe eine Verschiebung des Hilfskolbens durch die Kraftwirkung des zu fördernden Stoffes entgegen der Kraftwirkung des auf der anderen Hilfskolbenseite anstehenden Druckmittels unterstützen, so daß der zu fördernde Stoff gleichzeitig in die Auslaßleitung und in den Hilfszylinder strömt, und welche jeweils während des Absinkens des Förderdruckes der Kolbenpumpe gegen Ende des Förderhubes bzw. während des Saughubes der Kolbenpumpe eine vollständige oder teilweise Austreibung des zu fördernden Stoffes aus dem Hilfszylinder auf Grund der Kraftwirkung des auf der anderen Seite des Hilfskolbens anstehenden Druckmittels und damit eine im wesentlichen gleichförmige Förderung des zu fördernden Stoffes in die Auslaßleitung ermöglichen.

In manchen Fällen mag es vorteilhaft sein, das Hilfssystem mit der Hauptpumpe zu einer Einheit zusammenzubauen., jedoch arbeitet die erfindungsgemäße Kolbenpumpe genauso gut, wenn das Hilfssystem als getrennte Einheit aufgestellt ist

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und entsprechende Verbindungsleitungen zu der Hauptpumpe vorgesehen sind.

Die mit dem Hilfskolben verbundenen Vorspannmittel müssen so eingestellt sein, daß während des Förderhubes ein Teil des aus dem Hauptzylinder der Kolbenpumpe ausgetriebenen zu fördernden Stoffes in. den Hilfszylinder gedruckt wird, wodurch die an die Auslaßleitung abgegebene Fördermenge herabgesetzt wird.

Wenn diese herabgesetzte Fördermenge, was im allgemeinen vorteilhaft ist, während der gesamten Zeitdauer zwischen den Förderhübeh durch eine Abgabe von zu förderndem Stoff aus dem Hilfszylinder aufrechterhalten werden soll, so muß das Fassungsvermögen des HilfsZylinders mindestens so groß sein, daß es sich zu dem Fassungsvermögen des HauptZylinders so verhält wie die Dauer der Unterbrechung der Förderung aus dem Hauptzylinder zu der Dauer eines vollständigen Arbeitsspieles.

Auf der Einlaßseite der Kolbenpumpe kann, wenn dies erforderlich erscheint, ein.weiterer Hilfszylinder mit einem vorgespannten Hilfskolben vorgesehen sein, welcher unmittelbar mit der Einlaßleitung der Kolbenpumpe für den zu fördernden Stoff verbunden ist, wobei die Vorspannung für den wei-

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teren Hilfskolben so gewählt ist, daß der weitere Hilfszylinder während des Saughubes den zu fördernden Stoff an die Kolbenpumpe abgibt, wodurch im Durchschnitt für ein ■vollständiges Arbeitsspiel der Pumpe die aus der Einlaßleitung der Kolbenpumpe zuzuführende Men;e des zu fördernden Stoffes herabgesetzt wird. Auf die Dauer der Zeitspanne, während welcher das Rückschlagventil auf der Einlaßseite der Kolbenpumpe geschlossen ist, kehrt der durch die Einlaßleitung strömende, zu fördernde Stoff die Bewegung des Hilfskolbens um und füllt den HiIfszylinder wieder mit dem zu fördernden Stoff. Das Hilfssystem auf der Einlaßseite der Kolbenpumpe kann natürlich weggelassen werden, wenn eine intermittierende Strömung des zu fördernden Stoffes auf der Einlaßseite der Kolbenpumpe zulässig ist.

Die Erfindung kann mit großem Vorteil auf synchron arbeitende Kolbenpumpen angewendet werden, welche im Gegentakt abwechslungsweise den zu fördernden Stoff in eine gemeinsame Auslaßleitung pumpen. Bei derartigen Pumpenanordnungen braucht der Hilfszylinder nur solchen Unterbrechungen der "Förderung entgegenzuwirken, welche am Ende jeden Hubes des liauptkolbens auftreten. Dabei isij das Volumen des zu fördernden Stoffes für die Aufrechterhaltung der Forderströmung nur ein Bruchteil des Volumens des Hauptzylinders und ist somit bf.'leutend geringer π la das im Falle der einfachwirkenden Kolbenpumpe- benötigte Volumen. Während außerdem im Falle der

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einfachwirkenden Kolbenpumpe die Dauer der Förderunterbrechungen am Ende jeden Hubes vernachlässigbar klein im Vergleich zu der Unterbrechung während des Saughubes ist, gewinnt bei der nun erwähnten Pumpenart, bei welcher auch während der jeweils abwechselnden Saughübe der jeweiligen Kolben die Förderung aufrechterhalten wird, die Unterbrechungsdauer am Ende jeden Hubes Bedeutung. Es-ist daher vorteilhaft, die Wirkung dieser Unterbrechungen weitgehend zu beseitigen. Die vorliegende Erfindung schlägt hierzu eine Lösung vor, wobei für synchron arbeitende Pumpen die Hilfszylinder für die beiden Einzelpumpen erfindungsgemäß als eine gemeinsame Einheit ausgeführt sind. Zusätzlich dazu können die auf der Einlaßseite der Kolbenpumpen angeordneten Hilfszylinder ebenfalls als eine Einheit ausgeführt sein und auiierdem können die Hilfskolben in den jeweils gemeinsamen HiIfszylindern auf der Einlaß- und der Auslaßseite gekoppelt sein, wenn die Hauptkolben der zusammenarbeitenden Kolbenpumpen zur Sicherstellung des Gleichlaufes ebenfalls gekoppelt sind. Eine derartige Pumpenanordnung wird im folgenden als doppeltwirkende Pumpe mit gekoppelten Folben bezeichnet und ergibt eine sehr gedrängte Bauweise, weil'für"die Hilfskolben gemeinsame Vorspannmittel vorgesehen sein können, '"' folglich dann das Volumen der Hilfszylinder nur relativ gering sein muß und weil für die'Hauptkolben nur eine einzige' Steuereinrichtung vorgesehen zu sein braucht. Zusätzlich .zu der Vermeidung von Unterbrechungen der Strömung des zu "för-

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dernden Stoffes in der Auslaßleitung und in der Einlaß-Leitung, werden außerdem entsprechende Unterbrechungen der Strömung in der DruckÖlzuführungsleitung und in dem Druckölauslaß vermieden.

Weiterhin wird durch die Erfindung eine hydraulisch "betätigte Kolbenpumpe vorgeschlagen, die durch einen oder mehrere Hauptkolben, welche über Rückschlagventile bzw. über Schieber auf der Seite des zu fördernden Stoffes bzw. auf der Seite des Druckmittels jeweils abwechselnd einmal mit hohem und einmal mit niedrigem Druck beaufschlagt werden, ferner durch einen Hilfskolben, welcher auf der.Seite des zu fördernden Stoffes und auf der Seite des Druckmittels ständig mit hohem Druck beaufschlagt ist, weiter durch einen weiteren Hilfskolben, welcher auf der Seite des zu fordernden Stoffes und auf der Seite des Druckmittels ständig mit niedrigem Druck beaufschlagt ist und schließlich durch mit den beiden Hilfskolben verbundene Vorspannmittel gekennzeichnet ist, von welch letzteren wenigstens ein Teil des von dem mit hohem Druck beaufschlagten Hilfskolben während der Schließungsperiode der Rückschlagventile geförderten Stoffes in den diesem Hilfskolben zugeordneten Hilfszylinder zurückgeführt wird und von welchen während des jeweils folgenden Hubes des Hauptkolbens oder der Hauptkolben der von der Einlaßleitung in den mit niedrigem Druck beaufschlagten Hilfszylinder gelieferte Stoff aus diesem wieder ausgetrieben wird.

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Ist der zu fördernde Stoff sehr stark korrosiv oder enthält er eine Suspension schleifmittelartiger 'Feststof fe, so kann eine Korrosion oder ein übermäßiger Verschleiß der Kolben oder der ihnen zugeordneten Zylinder dadurch "vermieden werden, daß jeder Kolben auf den zu fördernden Stoff durch Bewegung einer Membran einwirkt, welche sich auf derjenigen Seite des Kolbens befindet, die von der mit Drucköl beaufschlagten Seite abgewandt ist und welche von dem Kolben mittels eines im wesentlichen unveränderlichen, abgeschlossenen Volumens einer Betätigungsflüssigkeit getrennt gehalten wird. Bei den erfindungsgemäßen Anordnungen mit Hilfszylindern und Hilfskolben können ähnliche Einrichtungen auch für das Hilfssystem vorgesehen sein. Weist die Pumpe mehrere Hauptkolben auf, so kann jeweils für die Höchdruckseite und für die Niederdruekseite eine gemeinsame Membran für die verschiedenen Hilfszylinder und Hilfskolben vorgesehen sein.

Im allgemeinen ist es vorteilhaft, die Auslaßleitung für das Drucköl zur Betätigung der Hauptkolben an eine Druckleitung anzuschließen, welche einen Drupk von beispielsweise 24,6 atü aufweist. Dieser Gegendruck verhindert eine. Verunreinigung des Drucköles, wenn die Kolbenpumpe nach einem Bruch einer Membran noch weiterarbeitet,- weil dieser Gegendruck bewirkt, daß durch jede Undichtigkeit zwischen Kolben und Zylinder stets Drucköl nach außen strömt und nicht der

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zu fördernde Stoff nach innen. Außerdem bewirkt der Gegendruck, daß das unveränderliche, abgeschlossene Volumen der Betätigungsflüssigkeit zwischen Kolben und Ilembran nicht geringer wird. Die Möglichkeit einer durch eine solche Undichtigkeit verursachten, zu starken Ausbiegung der Membran wird dadurch vermieden, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die von der -Membran selbst automatisch betätigt werden und die Betätigungsflüssigkeit ablassen. Irgendwelche Ventileinriehtungen zur Vermeidung eines Bruches der Ivlembran während des Saughubes der Kolbenpumpe sind nicht notwendig.

Ein zusätzlicher,, mit der erfindungsgemäßen, auch während der Schließungsperioden der Rückschlagventile fördernden Kolbenpumpe erzielter Vorteil ist, daß genug Zeit für die Schließung der Rückschlagventile gewonnen wird, wodurch die Beschleunigungskräfte herabgesetzt und die Verschleißerscheinungen ganz allgemein vermindert werden und wodurch außerdem im besonderen die Verluste vermieden werden, welche dadurch entstehen, daß ein Kolben mit einem neuen Hub beginnt, bevor das ihm zugeordnete Rückschlagventil Zeit gefunden hat, sich nach dem vorhergehenden Hub zu schließen. Dieser Vorteil kann erfindungsgemäß dadurch erzielt werden, daP auf der Druckölseite jeweils dem Hauptkolben zugeordnete Ventile vorgesehen sind, welche die Zeitspanne verlängern, während der sowohl die Einlaß- als auch die Auslaßelemente geschlossen sind. Diese Verweildauer kann im wesentlichen

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unabhängig von dem Pumpendruck sein, ist jedoch vorteilhafterweise zur Abstimmung auf die Pump geschwindigkeit einstellbar.

Im folgenden wird die Erfindung durch die beispielsweise Beschreibung von drei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei stellt

Figur 1 eine erfindungsgemäße Ausführungs

form einer Kolbenpumpe mit einem einzigen Kolben dar, an deren Einlaß- bzw. Auslaßseite jeweils ein Hilfskolben angeschlossen ist, während

Figur 2 eine erfindungsgemäße Ausführungs—

form einer doppeltwirkenden Kolbenpumpe mit gekuppelten Kolben zeigt, welche gekuppelte Hilfskolben aufweist, die jeweils an die Einlaß- bzw. Auslaßseiten angeschlossen sind, und schließlich ist in

Figur 3 eine Anordnung mit zwei doppeltwir- -

kenden Kolbenpumpen mit gekuppelten, Kolben abgebildet, welche Jeweils mit

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der Einlaß- und der Auslaßseite verbundene , parallel arbeitende Hilfskolben aufweisen.

Im folgenden wird zunächst auf Figur 1 der Zeichnungen Bezug genommen. In einem Hauptzylinder 2 der Kolbenpumpe ist ein Hauptkol"ben 1 geführt, welcher jeweils am Ende der entsprechenden Hube Kontakte 3 "bzw. 4- betätigt, wodurch eine elektrisch betätigte Ventilanordnung 5 im Sinne einer TJmsteuerung der Kolbenbewegung beeinflußt wird. Dem Hauptzylinder 2 ist jeweils ein Einlaß-Sückschiagventil 6 und ein Auslaß-Eückschlagventil 7 zugeordnet, welch letzteres sich nach einer Auslaßleitung 8 hin öffnet.

An die Auslaßleitung 8 ist ein Hilfszylinder 9 angeschlossen, in welchem ein Hilfskolben 10 geführt ist, der mit einer vorspannenden Feder 11 in Verbindung steht. Das zu der Betätigung der Kolbenpumpe dienende Drueköl wird über eine Druckleitung 12 herbeigeführt und jeweils während eines Förderhubes der Kolbenpumpe über die elektrisch betätigte Ventilanordnung 5 an den Hauptzylinder angeschlossen, während die Druckleitung 12 über eine Leitung 13 ständig mit der von Drueköl beaufschlagten Seite des Hilfskolbens 10 in Verbindung stßht. Während des Saughubes wird das Drueköl über die elektrisch betätigte Ventilanordnung 5 in die einen niedrigen Druck aufweisende Leitung 14 abgelassen, die über eine

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Leitung 15 ständig mit einer von Ql beaufschlagten Seite ■ eines Hilfskolbens 17 in Verbindung stellt, der in einem, dem Hilfszylinder 9^-ähnlichen Hilfszylinder 16 geführt-ist. Der Hilfskolben 17 steht unter forspannung einer Feder 1.8 und ist auf seiner anderen.Seite an eine Einlaßleitung 19 ^r und an den Zugang zu dem Einlaß-Rückschlagventil 6 angeschlossen, so daß er ständig von dem zu fördernden Stoff "beaufschlagt ist, ■ -"-■"■■-"

Wäre kein Hilfszylinder 9 vorgesehen_v so würde der Hauptkolben durch das Auslaß-Rückschlagventil7 eine Mengefördern,- die dem'Hubvolumeh des HauptZylinders 2 entspricht ■ und danach würde während des umgekehrten Hubes des Hauptkolbens 1 eine Unterbrechung in der Förderung auf der Auslaßleitupg 8 eintreten, wenn über das Einlaß-Rückschlagventil 6 neuer zu fördernder Stoff in den Hauptzylinder 2 eingelassen wird. Bei der in Figur 1 der Zeichnungen gezeigten erfindungsgemäße'n Ausführungsfornr einer Kolbenpumpe! wird Jedoch nur ein Teil des zu fördernden. Stoffes während des Förderhubes in die Auslaßleitung 8 geliefert, während ein. anderer Teil in den Hilfszylinder 9 gedrückt wird. Am Ende des Förderhubes wird dann der zu fördernde Stoff, welcher vorher in den Hilfszylinder 9 gedrückt worden ist, durch die Eraftwirkung des über die Leitung 13, herbeigeführten Drucköle-s ausgetrieben und hält die Strömung des zu-fördernden Stoff es in der Auslaßleitung 8 aufrecht,· obwohl das Aus-

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laß-Rückschlagventil 7 bereits geschlossen ist. Dadurch, daß der Hilfszylinder 9 so bemessen ist, daß das Verhältnis seines Hubvolumens zu dem Hubvolumen des Hauptzylinders 2 größer ist als das Verhältnis der Dauer, während der das Auslaß-Rückschlagventil 7 geschlossen ist, zu der Dauer eines vollständigen Pumpenarbeitsspieles, kann diese Strömung des zu fördernden Stoffes aus dem Hilfszylinder 9 während des gesamten Saughubes des Hauptkolbens 1 aufrechterhalten werden. Die Einrichtung ist nun so abgestimmt, daß am Ende des Hubes des Hilfskolbens 10 die vorspannende Feder 11 so weit gespannt ist, daß, sobald der Hauptkolben 1 mit dem nächsten Förderhub beginnt, der Hilfskolben 10 zu einer entgegengesetzten Bewegung gezwungen wird und eine entsprechend rasche Füllung des Hilfszylinders 9 mit dem nun aus dem Hauptzylinder 2 über das Auslaß-Rückschlagventil 7 geförderten Stoff bewirkt.

Die Wirkungsweise des Hilfszylinders 16, des darin geführten Hilfskolbens 17 und der vorspannenden Feder 18 erklärt sich in ähnlicher Weise, wie oben bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung der Ausläßseite ausgeführt worden ist.

Figur 2 der Zeichnungen zeigt eine doppeltwirkende Kolbenpumpe 21 mit durch eine Stange 24 verbundenen Kolben 22 und 23. Während der jeweiligen Förderhübe werden die Kolben

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über eine Druckleitung 26 und einen Schieber 27 von einer Druckmittelquelle 25 mit Drucköl beaufschlagt, wobei der Schieber 27 von einem Steuerventil 28 gesteuert wird, welches jeweils, am Ende abwechslender Hübe der Kolben 22 und 23 im Sinne einer Umsteuerung der Kolbenbewegung betätigt wird. Das Drucköl wird jeweils von den Kolben 22 und 23 über eine Abführungsieitung 29 und eine Leitung 30 weggeführt. Der zu fördernde Stoff wird von der Einlaßleitung 31 her zugeführt, die über Sp eise leitungen 32 und 33 mit den entsprechenden Seiten der Pumpe in Verbindung steht. Die Auslaßöffnungen der Kolbenpumpe sind jeweils über Verbindungsleitungen 34 und 35 an eine Auslaßleitung 36 für den zu fördernden Stoff angeschlossen. Das Hilfssystem 37 weist Hilfskolben 38 und 39 auf, welche mittels einer Stange 40 verbunden sind, die durch eine öldichte Durchführung 41 zwischen einem Hochdruckzylinder 42 und einem Hlederdruckzylinder geführt ist. Auf die miteinander verbundenen Hilfskolben wirken vorspannende Mittel in Form einer zusammendrückbaren Feder 44 ein.

Wie in Figur 2 der Zeichnungen gezeigt, ist eine Seite des Hilfskolbens 38 über eine Leitung 4f> ständig mit der Druckölquelle 25 verbunden, während die andere Seite dieses Hilfskolbens über eine Leitung 46 ständig an die Auslaßseite der Kolbenpumpe angeschlossen ist. In ähnlicher Weise ist der Hilfskolben 39 über eine Leitung 47 ständig mit der Aus-

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laßleitmng für das Drucköl 30 verbunden, während seine andere Seite über eine Leitung 4-8 fortwährend an die Einlaßseite der Pumpe angeschlossen ist. las Verhältnis der von Drueköl beaufschlagten Eingflache des Kolbens zu der von dem zu fordernden Stoff beaufschlagten, ganzen Kolbenoberfläche ist im wesentlichen jeweils für die Haupt- und Hilfskolben gleich»

Da die Hauptkolben 22 und 23 jeweils während abwech- ä selnder Hübe fördern, ist es einleuchtend, daß während des Betriebes der Hilfskolben 38 nicht dieselben Bedingungen vorfindet, wie der in Figur 1 der Zeichnungen mit der Bezugszahl 10 bezeichnete Hilfskolben« Während der Saughübe der jeweiligen Hauptkolben entsteht nämlich keine längere Unterbrechung der Förderung. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Kolbenpumpe braucht also der Hub des Hilfskolben 38 nur so groß zu sein, daß er jeweils während des HtfBendes der Hauptkolben 22 und 23 eine kontinuierliche Förderung des zu fördernden Stoffes an die Auslaßleitung 36 sicherstellt, wobei die vorspannende Feder 44 so gespannt wird, daß der Hilfskolben 38 Während eines jeweiligen Saughubes der Hauptkolben 22 oder 23 eine ausreichende Menge des zu fördernden Stoffes einsaugt. Zwischen den Förderhüben der Hauptkolben 22 und 23 wird diese Menge des "zu fördernden Stoffes mittels der Kraftwirkung des über die Leitung 45- in den Hilfszylinder eintretenden Drucköles ausgetrieben,¹ wodurch

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eine'gleichförmige" Förderung des zu fördernden Stoffes und außerdem eine Gleichförmigkeit des DruckölVerbrauches bewirkt wird. '. ' " '

Die Wirkungsweise des Hilfskolbens 39versteht sieh im Zusammenhang mit den obigen Ausführungen von selbst, wobei aus Figur 2 der Zeichnungen ersichtlich ist, daß die TorSpannungswirkung auf diesen Kolben ebenfalls von der Feder 44 erzeugt wird. ' '

In Figur 3 der Zeichnungen ist eine erfindungsgemäße Ausfuhrungsform einer Kolbenpumpe mit zwei doppeltwirkenden Pumpen mit ,jeweils gekoppelten Kolben dargestellt, welche über Sammelleitungen 50 und 51 in eine gemeinsame Auslaßlei.tung 52 einspeisen, während der zu fördernde Stoff aus der Einlaßleitung über Speiseleitungen 54 und 55 herbeigeführt wird. Das für die Betätigung der Folbenpumpen benötigte Drucköl wird von" einer Druckölquelle'56 bereitgestellt, die jeweils über Druckleitungen 57 und 58 an die Kolbenpumpen angeschlossen ist. Während der Saughübe wird das öl über die Abführungsleitüngen 59 und' 60 einer Ausführühgsleitung 61 zugeleitet. ^; " ■ - ■ ■■ . ·. -

Bei der in Figur'3 der Zeichnungen gezeigten Ausfuhrüngsform der Erfindung ist für die' Betätigung von den "ein- "' zelneji Pumpen Jeweils zugeordneten Schiebern 64' bzw.'^;65 mit-*"

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tels Steuerventilen 66 bzw. 67 eine getrennte Ölzuführung über Leitungen 62 bzw. 63 vorgesehen, wobei dieser Hilfsölstrom über Leitungen 68 bzw. 69 abgeführt wird.

Im Zuge der Leitungen 60 bzw. 57 sind jeweils Sperrventile 70 bzw. 71 angeordnet und in einer die Leitungen 60 und 57 verbindenden Leitung 73 ist ein weiteres Sperrventil 72 vorgesehen. Sind die Sperrventile 70 und 71 geöffnet, während das Sperrventil 72 sperrt, so wird das zur Betätigung der beiden Pumpen dienende Drucköl auf zueinander parallelen Wegen zugeführt. Ist jedoch das Sperrventil 72 geöffnet, während die beiden anderen Sperrventile 70 und 71 gesperrt sind, dann wird das Drucköl jeweils nacheinander durch die beiden Pumpen geleitet.

Gemäß der Erfindung sind außerdem zwei Hilfssysteme 74- und 75 vorgesehen, deren eines die miteinander gekoppelten Hilfskolben 76 und 77 und deren anderes die ebenfalls miteinander gekoppelten Hilfskolben 78 und 79 enthält.

Die gekoppelten Hilfskolben des Hilfssystems 75 tragen an einem Ende einen zur Vorspannung dienenden Stempel 86, der in einem Zylinder 87 mit entsprechendem Druck beaufschlagt wird. Wie in Figur 3 der Zeichnungen angedeutet ist, sind Sperrventile 88 und 89 vorgesehen, welche diesen Zylinder 87 entweder an die Leitung 59 oder an eine Leitung 90

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anschließen.-'In ähnlicher Weise weisen die gekoppelten Hilfskolben des Hilfssystems 7^· einen zur Vorspannung dienenden Stempel 91 auf, welcher mit einem Zylinder 92 zusammenwirkt, wobei wiederum diesem Zylinder Sperrventile 92 und 94- zugeordnet sind. Zusätzlich sind zur Einstellung der Vorspannung oder als entlastende Vorspannelemente an den gekoppelten Hilfskolben der beiden Hilfssysteme 74- und 75 J^ewei-3_^s mit den gekoppelten Kolben fest verbundene Stempel 80 bzw. 81 befestigt, welche in Zylindern 82 bzw. 83 geführt sind. Diese Zylinder sind über Leitungen 84 bzw. 85 von einer oder mehreren Druckluftquellen beaufschlagt.

Aus Figur 3 der Zeichnungen ist ersichtlich, daß der Raum oberhalb des Hilfskolbens 76 und der Raum unterhalb des Hilfskolbens 79 miteinander in Verbindung stehen und daß diese außerdem an eine Seite einer durch eine Membran geteilten Kammer 95 angeschlossen sind. Die in den angegebenen Räumen enthaltene Flüssigkeit hat im wesentlichen ein unveränderliches Volumen, wenn dafür gesorgt ist, daß an den Kolben vorbeisickernde Flüssigkeit abgeführt wird.

In ähnlicher Weise sind der Raum unterhalb-des Hilfskolbens 76, der Raum oberhalb des Hilfskolbens 79 ^unä eine Seite einer weiteren, von einer Membran geteilten Kammer 96 miteinander verbunden und bilden so ein weiteres unveränderliches Volumen, welches eine Flüssigkeit enthält.

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Die andere Seite der von einer Membran geteilten Kammer 95 steht mit der Einlaßleitung 53 für den zu fördernden Stoff in Terbindung, während die andere Seite der von einer Membran geteilten Kammer 96 an die Auslaßleitung 52 angeschlossen ist.

Der Baum oberhalb des Hilfskolbens 77 ist an die Drucköl für die Betätigung der gekoppelten Kolben der einen Pumpe führenden Leitung 57 angeschlossen, während der Kaum g unterhalb des Hilfskolbens 78 an die Drucköl für die Betätigung der gekoppelten Kolben der anderen Pumpe führenden Leitung 58 angeschlossen ist. Zusätzlich ist eine Verbindung zwischen dem Raum unterhalb des Hilfskolbens 77 und der Abführungsleitung 59 &er einen der beiden Pumpen und eine Verbindung zwischen dem Raum oberhalb des Hilfskolbens 78 und der Abführungsleitung 60 der anderen der beiden Pumpen vorgesehen. ·'■"-.

Die !Flächen der zur Erzeugung einer Vorspannung die- ^ nenden Stempel 86 und 91 und der zur Erzeugung einer entlastenden Vorspannung dienende Stempel 80 und 81 sind so gewählt, daß während der Hübe der Hauptkolben eine mittels des Preßluftdruckes in den Zylindern 82 und 83 einstellbare Vorspannung erzeugt wird, welche die Hilfskolben in eine solche Sichtung drängt, daß aus der von einer Membran geteilten Kam-

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mer 96 ein Teil der das oben erwähnte unveränderliche Flüssigkeit svolumen auf der Auslaßseite der Hilfskolben bildenden Flüssigkeit abgezogen wird. Hierauf beginnt die während des vorhergehenden Pumpenhubes aus der Kammer abgezogene Flüssigkeit zurückzuströmen und treibt hierdurch eine entsprechende Menge des zu fördernden Stoffes in die Auslaßleitung 52, bis der nächste Hub des Kolbens der jeweils anderen Pumpenseite beginnt und auf diese Weise wird die Strömung des zu fördernden Stoffes in der Auslaßleitung aufrechterhalten. Es sei darauf hingewiesen, daß bei einem Ausfall der zur Einstellung der entlastenden Vorspannung dienenden Druckquelle, welche die Zylinder 82 und 83 beaufschlagt, die Pum-/pen in einer Art Kotbetrieb weiterarbeiten, wobei sie allerdings so lange einen rauhen Lauf haben, bis der Druck in der Drucklnftleitung wiederhergestellt ist und die Vorspannung auf den ordnungsgemäßen Wert herabgesetzt ist.

Die Schieber 64- und 65 weisen in Figur 3 der Zeichnungen nicht dargestellte Einrichtungen auf, welche sie langsam über diejenigen Abschnitte ihres Weges hinwegführen, auf denen alle Einlaßöffnungen in diese Schieber geschlossen und somit auch die entsprechenden Ventile geschlossen sind, wodurch ein Hämmern der Rückschlagventile für den zu fordernden Stoff vermindert und deren Verschleiß .herabgesetzt wird. Derartige Einrichtungen können durch Ringwülste an den Enden

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der Schieber und durch Verengungen gebildet sein, welche das Abströmen des Drucköles verzögern.

Sind die Sperrventile 70 und 71 geöffnet, während das 'Sperrventil 72 geschlossen ist, so wird das Drucköl für die beiden Pumpen auf parallelen Wegen geführt. Die Pumpen selbst sind jedoch stets so geschaltet, daß sie im Parallelbetrieb ansaugen und fördern, wobei die HiI fs systeme 7^· und 75 jeweils parallel zu den beiden Pumpen liegen und während je- Λ weils eines Arbeitsspieles einer Pumpe selbst jeweils zweimal in Tätigkeit treten. Ist nur Parallelbetrieb vorgesehen, so ist ein HilfsSystem überflüssig. Werden jedoch die Sperrventile 70, 71 und 72 betätigt und hierdurch, wie oben bereits erwähnt ist, die DruckölZuführungen zu den beiden Pumpen in Heihe geschaltet, so wird für jede der beiden Pumpen jeweils ein Hilfssystem benötigt. Der Grund hierfür ist, daß bei Serienschaltung der DruckölZuführungen der Öldruck für die beiden Pumpen verschieden ist. Weil die Auslaßseiten der beiden Pumpen zueinander parallel liegen, muß der Druckanstieg in jeder der beiden Pumpen gleich sein und weil das von der ersten Pumpe abgeführte Drucköl genügend Druck aufweisen muß, um auch noch die zweite Pumpe zu betätigen, muß das öl am Drucköleinlaß der ersten Pumpe ungefähr den doppelten Druck des Öles am Drucköleinlaß der zweiten Pumpe aufweisen. Wird beispielsweise das zur Betätigung der zweiten Pumpe dienende Drucköl bei einem Gegendruck von 24,6 atü in

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eine Leitung ausgelassen und soll der zu fördernde Stoff auf einen Druck von 7O₅ 3 atü gebracht werden, so beträgt der erforderliche Druck am Drucköleinlaß für die erste Pumpe 1651>2 atü. Ton der ersten Pumpe wird .das Drucköl mit einem Druck von 94·»9 atü an die zweite Pumpe abgegeben, wobei der vorhandene Druckabfall auf den Gegendruck die erforderlichen 70_t5 atü für die Förderung der zweiten Pumpe bereitstellt»

Die beiden Steuerventile 66 und 67 zur Betätigung der Schieber 64- und 65 der beiden Pumpern können Einrichtungen enthalten, welche eine Verlängerung der Kolbenumsteuerungsdauer gestatten, so daß die Dauer verlängert wird, während der sich die Rückschlagventile jeweils am Ende eines Förderhubes eines Kolbens schließen, wodurch ein schonender Betrieb der Ventile sichergestellt wird.

Bei Serienbetrieb erzeugt der höhere Druck in der Betätigungseinrichtung der einen Pumpe einen größeren Verschleiß der Betätigungseinrichtung dieser Pumpe, als er bei der Betätigungseinrichtung der anderen Pumpe auftritt. Es ist daher wahrscheinlich wünschenswert, den größeren Verschleiß in dieser einen Pumpe nicht weiter und weiter fortschreiten zu lassen. Um daher die Betätigungseinrichtung als Ganzes gleichmäßiger zu beanspruchen, ist eine zeitweilige, abwechselnde Zuführung des hohen Druckes auch zu der anderen Pumpe vorgesehen. Durch öffnung-des Sperrventiles 72 zwischen

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den Leitungen 56 und 61, ferner durch Verlegung des Hochdrucköleinlasses von der Leitung 56 an die obere Hälfte der Leitung 73» welche nun aufgetrennt ist, ferner durch Verlegung der Abführungsleitung für das öl mit niedrigem Druck von der Leitung 61 zu der unteren Hälfte der Leitung 73, weiter durch Schließen des Sperrventiles 89 und durch öffnen des Sperrventiles 88, und endlich durch Schließen des Sperrventiles 93 und öffnen des Sperrventiles 94- können die Pumpen jeweils für die Betätigung mit höherem Druck aus- -m getauscht werden.

Wird die Möglichkeit eines Austausches in der oben beschriebenen Weise nicht benötigt, so ist weder die Umschaltung des Sperrventiles 72 noch sind die Sperrventile 88 und 94- mit den in "Figur 3 der Zeichnungen gestrichelt dargestellten, zugeordneten Leitungen notwendig. In diesem'Falle ist auch der Stempel 91 und der ihm zugeordneten Zylinder 92, welche aus diesem Grunde ebenfalls gestrichelt gezeichnet sind, überflüssig und das Sperrventil 93 und die ihm zugeord- " nete, ebenfalls gestrichelt gezeichnete Leitung werden auchnicht benötigt. Außerdem entfällt in diesem Falle das Sperrventil 89» weil die den Zylinder 8? mit der Leitung 59 verbindende Leitung niemals geschlossen zu sein braucht.

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Claims

Patentansprüche

Hydraulisch betätigte Kolbenpumpe mit .mindestens einem Pumpenzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils am Ausgang eines auf der Pumpenauslaßseite angeordneten Ruckschiagventiles (7) ein auf einer Seite unmittelbar mit der Auslaßleitung (8) für den zu fördernden Stoff verbundener Hilfszylinder (9) mit Hilfskolben (10) angeschlossen ist, dessen Rückseite von einer das Druckmittel für die Kolbenpumpe liefernden Druckmittelquelle (12) beaufschlagt ist, daß ferner Ventile (5) zum Auslassen des Druckmittels aus dem Kolbenpumpenzylinder während des Saughubes vorgesehen * sind und daß endlich Vorspannmittel (11) mit dem Hilfskol-^ ben verbunden sind, welche jeweils während des Förderhubes der Kolbenpumpe eine Verschiebung des Hilfskolbens durch die Kraftwirkung des zu fördernden Stoffes entgegen der Kraftwirkung des auf der anderen Hilfskolbenseite anstehenden Druckmittels unterstützen, so daß der zu fördernde Stoff gleichzeitig in die Auslaßleitung und in den Hilfszylinder strömt, und welche jeweils während des AbSinkens des Förderdruckes der Kolbenpumpe gegen Ende des Förderhubes bzw. während des Saughubes der Kolbenpumpe eine vollständige oder teilweise Austreibung des zu fördernden Stoffes aus dem Hilfezylinder auf Grund der Kraftwirkung des auf der ande-·

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.reu Seite des Hilfskolbens anstehenden Druckmittels und lamit eine im wesentlichen gleichförmige Förderung des zu fördernden Stoffes in die Auslaßleitung ermöglichen.
2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Einlaßseite der Kolbenpumpe ein weiterer, unmittelbar mit der Einlaßleitung (19) für den zu fördernden Stoff verbundener Hilfszylinder (16) mit Hilfskolben (17) vorgesehen ist, und daß mit dem Hilfskolben Vorspann- M mittel (18) verbunden sind, welche während des Saughubes der Kolbenpumpe eine Förderung des zu fördernden Stoffes von dem Hilfszylinder zur Kolbenpumpe bewirken.
3· Kolbenpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei an jeweils gemeinsame Einlaß- bzw. Auslaßleitungen (31 bzw. 36) angeschlossene, im wesentlichen im Gegentakt arbeitende, synchron laufende Hauptpumpen.
4-, Kolbenpumpe nach Anspruch 3> gekennzeichnet durch einen, den beiden Hauptpumpen jeweils gemeinsamen Hilfszylinder mit Hilfskolben.
5. Kolbenpumpe nach Anspruch 2 oder 3j gekennzeichnet durch für die Einlaß- und die Auslaßseite der Hauptpumpe bzw. der Hauptpumpen jeweils gemeinsame Hilfszylinder und Hilfskolben.

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6. Kolbenpumpe nach, einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Hauptkolben (22, 25), welche über Rückschlagventile bzw. über Schieber (27, 28) auf der Seite des zu fördernden Stoffes bzw. auf der Seite des Druckmittels jeweils abwechselnd einmal mit hohem und einmal mit niedrigem Druck beaufschlagt werden, ferner durch einen Hilfskolben (38), welcher auf der Seite des zu fordernden Stoffes und auf der Seite des Druckmittels ständig mit hohem Druck beaufschlagt ist, weiter durch einen weiteren Hilfskolben (39) ₅ welcher auf der Seite des zu fördernden Stoffes und auf der Seite des Druckmittels ständig mit niedrigem Druck beaufschlagt ist und schließlich durch mit den beiden Hilfskolben verbundene Tor spannmittel (44·),: von welchen wenigstens ein Teil des von dem mit hohem Druck beaufschlagten Hilfskolben während der Schließungsperiode der Rückschlagventile geforderten Stoffes in den diesem Hilfskolben zugeordneten Hilfszylinder (4-2) zurückgeführt wird und von welchen wahrend des jeweils folgenden Hubes des .Hauptkolbens oder der Hauptkolben der von der Einlaßleitung in den mit niedrigem Druck beaufschlagten Hilfszylinder gelieferte Stoff aus diesem wieder ausgetrieben wird.
7· kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß gedem der Hauptzylinder eine auf der, von der Druckmittelseite abgewandten Seite des betreffenden Hauptkolbens angeordnete Membran zugeordnet ist, welche mittels eines abge-

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schlossenen, im wesentlichen unveränderlichen Volumens . einer Betätigungsflüösigkeit von dem betreffenden Kolben getrennt ist.
8. Kolbenpumpe nach Anspruch 6 oder 7* gekennzeichnet durch jeweils eine Membran, welche ein jeweils im wesentlichen unveränderliches Volumen einer Betätigungsflüssigkeit, welches sich zwischen dem zu fördernden Stoff und dem Kolben des geweiligen Hilfszylinders befindet, von dem % zu fördernden Stoff trennt,
9· Kolbenpumpe nach Anspruch 8 mit mehreren Pumpenzylindern, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils gemeinsam für mehrere Hilf szylinder und Hilfskolben eine Membran 'vorgesehen ist, die zum Abschluß eines im wesentlichen unveränderlichen Volumens einer Betätigungsflüssigkeit dient, das sich zwischen dem zu fördernden Stoff und den jeweiligen Hilfszylindern befindet, und die den zu fördernden Stoff von der g Betätigungsflüssigkeit trennt.
10. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch eine das Druckmittel für den bzw. die Hilfskolben ständig unter Druck haltende Druckquelle, welche bei einem Bruch einer Membran eine Verunreinigung des Druckmittels durch den zu fördernden Stoff verhindert.

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11. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch den Einzelkolbenpumpen zugeordnete Ventile in den Oruclanittelkreisen, welche die Dauer, während der sowohl die Einlaßseiten als auch die Auslaßseiten geschlossen sind, verlängern.
12. Kolbenpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile im Sinne einer Abstimmung auf die Pumpgeschwindigkeit einstellbar sind.

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