DE230204C

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Publication number: DE230204C
Application number: DENDAT230204D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Ms 230204 KLASSE 59^. GRUPPE

JOHANNES KRONE in ESSEN, Ruhr.

veränderliche Kolbenhublänge ermöglichen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. Januar 1909 ab.

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine selbsttätige Regelungsvorrichtung für solche Kolbenpumpen, deren Triebwerk mit Einrichtungen versehen ist, welche die Einstellung der Pumpe auf veränderliche Kolbenhublänge ermöglichen. Die Regelungsvorrichtung, welche zur selbsttätigen Verstellung der Kolbenhublänge dient, besteht in erster Linie aus einer Einrichtung, welche beim Anlaufen der Pumpe

ίο und bei wachsendem Drucke in der Druckleitung die bei Stillstand selbsttätig sich einstellende geringste Fördermenge bis zur Erreichung der normalen Förderleistung vergrößert. In zweiter Linie besteht die Regelungsvorrichtung aus der Vereinigung der eben erwähnten Einrichtung mit einer zweiten, an sich bekannten Regelungsvorrichtung, welche bei zu hoch anwachsendem Pumpendrucke die Fördermenge wieder bis zu einem Minimum verringert.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einer Pumpe mit drehbar angeordneten Zylindern veranschaulicht, deren Längsachsen sich in einem Punkte ihrer Drehachse schneiden, und zwar zeigt

Fig. ι einen in Richtung der Drehachse der Zylinder gelegten Schnitt durch die Pumpe,

Fig. 2 den Schnitt nach 2-2 der Fig. 1, von links gesehen, und

Fig. 3 eine zu Fig. 1 gehörige Seitenansicht, von rechts gesehen.

Fig. 4 bis 6 sind schematische Darstellungen, die zur Erläuterung der Wirkungsweise der Kolbenpumpe dienen.

Die Antriebswelle A der Pumpe ist in dem durch einen Deckel B¹ abgeschlossenen Pumpengehäuse BB¹ drehbar gelagert. Das in das Gehäuse BB¹ hineinragende Ende der Welle A ist zu einem Block a¹ erweitert, der mit fünf die Arbeitszylinder der Pumpe bildenden Bohrungen a² bis a^B versehen ist. Die in diesen Zylindern geführten Kolben C sind in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise durch Schubstangen D gelenkig mit einem napfförmig gestalteten Körper E verbunden, der in einem Lager F drehbar ist und mit dem Block a¹ durch eine Oldhamsche Kupplung verbunden ist. Das Lager F des Körpers E ist in einer weiter unten näher erläuterten Weise derartig verstellbar angeordnet, daß der Abstand der Drehachsen des Körpers E und der Welle A, die sogenannte Exzentrizität der Pumpe, innerhalb bestimmter Grenzen jeden beliebigen Wert annehmen kann. Da bei Pumpen von der geschilderten Bauart die Hublänge der Arbeitskolben C gleich der doppelten Exzentrizität ist, so ist durch die Verstellbarkeit des Lagers F, das unter der Einwirkung einer später beschriebenen Regelungsvorrichtung steht, zugleich die Möglichkeit zur Änderung der Kolbenhublänge gegeben. Zur Steuerung der Pumpe dient eine rotierende Schiebersteuerung, deren

Abschlußorgan Z?² feststehend angeordnet ist. Dieses besitzt zwei einander diametral gegenüberliegende Steuerstege δ³ und enthält einen Saugkanal δ* und einen Druckkanal δ⁵.
An dem Deckel B¹ des Pumpengehäuses ist mittels eines Flansches g¹ ein Hohlkörper G befestigt, der zwei voneinander getrennte Kanäle g² und g³ enthält. Der Kanal g² verbindet die Saugleitung H der Pumpe mit

ίο dem Saugkanal δ⁴ und der Kanal g³ die Druckleitung / mit dem Druckkanal δ⁵.

Die im vorstehenden geschilderte Gesamtanordnung der Pumpe bildet nicht den Gegenstand des vorliegenden Patentes und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.

Es soll nunmehr die zur Verstellung des Lagers F dienende Regelungsvorrichtung näher erläutert werden. Im Pumpengehäuse B B¹ ist zu beiden Seiten der Ebene, welche die Steuerstege δ³ des Abschlußorganes B² der rotierenden Schiebersteuerung in symmetrische Hälften teilt, je eine zylindrische Bohrung δ^β und V vorgesehen. Die Achsen der Bohrungen δ⁶ und δ⁷ verlaufen parallel zu der Symmetrieebene der Steuerstege δ³ und kreuzen die Drehachse der Welle A unter einem rechten Winkel. Die Bohrung δ⁶ steht durch eine Leitung K und die Bohrung δ⁷ durch eine Leitung K¹ mit dem zu der Druckleitung / führenden Kanal g^s in Verbindung. In die Druckleitung / ist ein Sicherheitsventil i¹ und ein Absperrventil i² in solcher Weise eingebaut, daß das Sicherheitsventil i¹ zwischen dem Absperrventil i² und der Pumpe liegt.

In der Bohrung δ⁷ ist ein Kolben P geführt, an den sich eine Kolbenstange P¹ anschließt. Das freie Ende der Kolbenstange P¹, die zum Verstellen des Lagers F bestimmt ist, ist in einer in das Pumpengehäuse B B¹ eingeschraubten, mit einem Boden δ¹⁰ versehenen Büchse δ⁹ geführt. Über die Kolbenstange P¹ ist eine Gruppe von Tellerfedern Q geschoben, die sich einerseits gegen einen Bund p^% der Kolbenstange und andererseits gegen die Büchse δ⁹ stützen. Die Tellerfedern Q haben das Bestreben, den Kolben P in die Bohrung δ⁷ hineinzuschieben. Zur Begrenzung dieser Bewegung dient ein an dem Kolben angeordneter Bund p^s. In der entgegengesetzten Richtung ist die Bewegung des Kolbens, wie Fig. 2 zeigt, durch den Anschlag der Kolbenstange gegen den Boden δ¹⁰ der Büchse δ⁹ begrenzt. Die Spannung der Federn Q ist so bemessen, daß sie bei der in Fig. 2 und 5 dargestellten Grenzlage des Kolbens P, bei der sie am stärksten zusammengepreßt sind, auf die Kolbenstange P¹ eine Kraft ausüben, die noch ein wenig geringer ist als die Kraft, die der durch die Pumpe erzeugte Flüssigkeitsdruck bei einer normalen Größe auf den Kolben P auszuüben vermag.

In der Bohrung δ⁶ ist ein Kolben M geführt, an den sich eine Kolbenstange M¹ anschließt. Das freie Ende der Kolbenstange M¹, die ebenso wie die Kolbenstange P¹ zum Verstellen des Lagers F bestimmt ist, ist in einer in das Pumpengehäuse B S¹ eingeschraubten Büchse B⁸ geführt. Über die Kolbenstange M¹ ist eine Gruppe von Tellerfedern N geschoben, die sich einerseits gegen einen Bund m² der Kolbenstange und andererseits gegen die Büchse δ⁸ stützen. Die Tellerfedern Λ^τ haben das Bestreben, den Kolben M in die Bohrung B⁶ hineinzuschieben. Zur Begrenzung dieser Bewegung dient ein an dem Kolben angeordneter Bund m^%. Die Spannung der Federn η ist so bemessen, daß sie auf die Kolbenstange Μ^Λ, wenn der Kolben M so weit in die Bohrung δ⁶ hineinragt, daß sich sein Bund m³ gegen den Rand der Bohrung anlegt (vgl. Fig. 2, 4 und 5), eine Kraft ausüben, die ein wenig größer ist als die Kraft, die der durch die Pumpe erzeugte Flüssigkeitsdruck bei seiner normalen Größe auf den Kolben auszuüben vermag.

Das Lager F ist mittels eines Bolzens R, dessen Achse parallel zur Drehachse der Welle A ist, auf einer als Gleitschuh ausgebildeten Erweiterung m* der Kolbenstange M¹ schwingbar gelagert. Zur Entlastung der Kolbenstange dient eine am Boden des Pumpengehäuses B B¹ angeordnete Führungsschiene δ¹¹, auf der sich der Gleitschuh w⁴ verschieben kann.

Auf der dem Bolzen R gegenüberliegenden Seite ist das Lager F mit der Kolbenstange P¹ verbunden. Zu diesem Zwecke sind an dem Lager F Gleitbacken f¹ vorgesehen, zwischen denen zwei zu beiden Seiten der Kolbenstange P¹ liegende Steine S gleiten können, die mittels gleichachsiger Zapfen pⁱ schwingbar an der Kolbenstange befestigt sind.

Die Lage der Anschlagflächen des Bundes p^z sowie des Bundes m³ ist so gewählt, daß bei der in Fig. 4 veranschaulichten Lage der Kolben P und M, bei der sich der Bund m⁹ gegen den Rand der Bohrung δ⁶ und der Bund p³ gegen den Rand der Bohrung p¹ anlegt, die Drehachse des Körpers E von der Drehachse der Welle A einen sehr kleinen Abstand y° besitzt. Die Größe des Abstandes (der Exzentrizität) y° ist so bemessen, daß die Pumpe bei der¹ normalen Umlaufszahl der Welle A und der dem Abstande (der Exzentrizität) y° entsprechenden Hublänge der Kolben C eine sehr geringe Flüssigkeitsmenge fördert, die bei geschlossenem Absperr- ventil V- und bei geöffnetem ^Sicherheitsventil i'² vollständig durch letzteres abfließen

kann. Ferner ist die Anordnung der Teile, deren Stellung für die Größe des Abstandes der Drehachsen der Welle A und des Körpers E (die Exzentrizität der Pumpe) maßgebend ist, so getroffen, daß der Flüssigkeitsdruck die Kolbenstange P¹ im Sinne einer Vergrößerung und die Kolbenstange M¹ im Sinne einer Verkleinerung dieses Abstandes zu verschieben sucht.

ίο Bei Stillstand der Welle A nehmen die Kolbenstangen M¹ und P¹ die in Fig. 4 veranschaulichte Stellung ein, in der sie durch die Federn N und Q festgehalten werden. Die Pumpe besitzt alsdann ihre kleinste Exzentrizität y°. Beim Betriebe der Pumpe wird die Welle A in geeigneter Weise, z. B. durch einen Elektromotor mit gleichbleibender Umlaufszahl, im Sinne des Pfeiles χ (Fig. 2) angetrieben. Hierbei wird in hier nicht näher zu erörternder Weise Flüssigkeit aus der Saugleitung H durch die Pumpe angesaugt und in die Druckleitung / gepreßt. In dem Maße, wie der Flüssigkeitsdruck in der Leitung / und der mit dieser in Verbindung stehenden Bohrung V ansteigt, verschiebt sich die Kolbenstange P¹ unter Zusammenpressung der Tellerfedern Q im Sinne des Pfeiles ζ (Fig. 4 und 5), bis sie schließlich, wenn der Flüssigkeitsdruck seine normale Größe erreicht hat, in ihrer in Fig. 2 und 5 dargestellten Grenzlage angelangt ist. per Kolben M verbleibt während dieses Vorganges in seiner ursprünglichen, in Fig. 4 dargestellten Lage, da die Kraft, die der Flüssigkeitsdruck auf ihn ausübt, geringer als die von den Federn N auf die Kolbenstange M¹ ausgeübte Kraft ist.) Durch die Verschiebung der Kolbenstange P¹ wird das Lager F um den Bolzen R geschwenkt, wodurch die Exzentrizität der Pumpe von der Größe y° (Fig. 4) auf einen Wert y (Fig. 5) vergrößert wird. Mit dieser Vergrößerung der Exzentrizität ist eine Vergrößerung der Hublänge der Arbeitskolben C verbunden. Bei Entnahme einer entsprechenden Flüssigkeitsmenge aus der Druckleitung / befindet sich die Pumpe nunmehr bei der in Fig. 2 und 5 ■ dargestellten Lage der Kolben M und P im Beharrungszustande.

Tritt während des normalen Betriebszu-Standes der Pumpe (Fig. 2 und 5) eine plötzliche Entlastung der Pumpe von dem Drucke der Arbeitsflüssigkeit ein, wie dies beispielsweise bei einer Zerstörung der Druckleitung oder, wenn die Pumpe zum Betriebe eines hydraulischen Motors dient, bei einer plötzlichen Entlastung des Motors der Fall ist, so drücken die Tellerfedern Q den Kolben P in die in Fig. 4 dargestellte Lage, während der Kolben M in seiner bisherigen Lage verharrt.

Während dieses Vorganges schwingt das Lager F um den Bolzen K im umgekehrten Sinne wie beim Anlassen der Pumpe, wodurch die Exzentrizität der Pumpe selbsttätig von der Größe y (Fig. 5) auf die Größe y° (Fig. 4) verringert wird. Es kann daher, wenn die Entlastung der Pumpe durch einen Rohrbruch herbeigeführt wurde, trotz Weiterlaufens der Pumpe nur eine sehr geringe Flüssigkeitsmenge ausfließen. Wird die Entlastung der Pumpe dadurch verursacht, daß ein von ihr betriebener Motor eine plötzliche Entlastung erfährt, so wird ebenfalls in der geschilderten Weise die Exzentrizität der Pumpe selbsttätig von der Größe y (Fig. 5) auf die Größe y° (Fig. 4) verringert. Ein Durchgehen des Motors ist daher trotz des plötzlich verringerten Widerstandes ausgeschlossen.

Steigert sich aus irgendwelchen Gründen der Flüssigkeitsdruck in der Druckleitung / und mithin auch in den Bohrungen δ⁶ und W über seinen normalen Wert, so öffnet sich das Sicherheitsventil i¹, und gleichzeitig erlangt der Flüssigkeitsdruck das Übergewicht über die von den Federn N auf den KoI-ben M ausgeübte Kraft. Infolgedessen verschiebt sich der Kolben M unter gleichzeitigem Zusammenpressen der Federn N im Sinne des Pfeiles u (Fig. 5 und 6). Dagegen bleibt der Kolben P in seiner in Fig. 2 und 5 dargestellten Grenzlage, da der Anschlag δ¹⁰ eine weitere Bewegung der Kolbenstange P¹ im Sinne des Pfeiles ζ verhindert. Durch die Verschiebung des Kolbens M im Sinne des Pfeiles u wird, wie ohne weiteres die Anschauung lehrt, die Exzentrizität der Pumpe verringert. Nimmt trotz der Verringerung der Exzentrizität und der Öffnung des Sicherheitsventiles der Flüssigkeitsdruck noch zu, so erreichen schließlich der Kolben M und die Kolbenstange M¹ ihre in Fig. 6 veranschaulichte Lage, bei der die Exzentrizität der Pumpe wieder ihren kleinsten Wert y° besitzt. Die bei der Exzentrizität y° noch geförderte geringe Flüssigkeitsmenge fließt dann durch das Sicherheitsventil i¹ vollständig ab. Eine weitere Steigerung des Flüssigkeitsdruckes kann alsdann nicht stattfinden.

Wenn man nur auf das zuerst geschilderte Verhalten der Pumpe bei plötzlicher Entlastung vom Drucke der Arbeitsflüssigkeit Wert legt, kann man selbstverständlich den Kolben M und die Kolbenstange M¹ sowie die zugehörigen Teile wegfallen lassen und das Lager F anstatt an die Kolbenstange M¹ an einen Teil des Pumpengehäuses B B¹ anlenken.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Selbsttätige Regelungsvorrichtung für Kolbenpumpen, deren Triebwerk mit Einrichtungen versehen ist, welche die Ein-

Stellung der Pumpe auf veränderliche Kolbenhublänge ermöglichen, und bei der ein zum Einstellen der Hublänge dienender Teil einerseits unter der Einwirkung des durch die Pumpe erzeugten Flüssigkeitsdruckes und andererseits unter der Einwirkung eines dem Flüssigkeitsdruck .. entgegenwirkenden Kraftspeichers steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (Q) den zum Einstellen der Hublänge dienenden Teil (P P¹) in einer Lage festzuhalten versucht, der die kleinste Hublänge entspricht, und daß der Kraftspeicher derartig ausgebildet ist, daß er bei dieser Lage des zum Einstellen der Hublänge dienenden Teiles (P P¹) auf diesen eine Kraft ausübt, die geringer ist als die Kraft, die der Flüssigkeitsdruck ausübt, wenn er seine normale Größe besitzt.
2. Regelungsvorrichtung für Kolbenpumpen nach Anspruch 1 mit drehbar angeordneten Arbeitszylindern, deren Achsen sich in der Drehachse der Zylinder schneiden, und deren Kolben durch Schubstangen gelenkig mit einem Körper verbunden sind, der um eine zur Drehachse der Zylinder parallele, zwecks Änderung der Hublänge der Arbeitskolben auf veränderliehen Abstand von dieser einstellbare Achse drehbar ist und mit dem die Zylinder enthaltenden Körper derartig gekuppelt ist, daß er sich im gleichen Sinne und mit der gleichen Umlaufszahl wie dieser drehen muß, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (F) dieses Körpers (E) mit zwei verschiebbar im Gehäuse (B B¹) der Pumpe gelagerten Stangen (M¹ P¹), von denen die eine (P¹) unter der Einwirkung des durch die Pumpe erzeugten Flüssigkeitsdruckes und des diesem entgegenwirkenden Kraftspeichers (Q) steht, derartig verbunden ist, daß es durch eine Verschiebung der Stangen (M¹ P¹) in dem einen oder anderen Sinne geschwenkt werden kann, und daß die andere Stange (M¹), die ebenso wie die erstgenannte Stange (P¹) unter der Einwirkung des durch die Pumpe erzeugten Flüssigkeitsdruckes und eines diesem entgegenwirken- den Kraftspeichers steht, so angeordnet ist, daß sie bei einer unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes erfolgenden Verschiebung das Lager (F) in solchem Sinne schwenkt, daß die Lagerachse der Drehachse des die Arbeitszylinder enthaltenden Körpers (a¹) genähert wird, wobei der auf diese Stange (M¹) einwirkende Kraftspeicher (N) so ausgebildet ist, daß er eine Verschiebung der Stange (M¹) erst dann gestattet, wenn der Flüssigkeitsdruck seine normale Größe übersteigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.