DE2530212C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Saugkraftausgleich einer Flüssigkeitskolbenpumpe - Google Patents

Description

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, ei-35 nen Saugkraftausgleich zu optimieren, wobei das VoIu-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Saugkraft- menverhältnis von gespeicherter Flüssigkeit zum För-

ausgleich einer Flüssigkeitskolbenpumpe mit einem dervolumen pro Umdrehung und das Volumenverhält-

vorgegebenen Hubvolumen, wobei die Flüssigkeit zwi- nis von gespeicherter Flüssigkeit zum Gaspolster da-

schen einem Reservoir und der Flüssigkeitskolbenpum- durch konstant gehalten werden kann, daß aus der Flüs-

pe beim Ansaughub gespeichert und dem aasbalancier- 40 sigkeit Gas ausgeschieden, gesammelt und periodisch

ten Druck eines Gaspolsters ausgesetzt wird, und er- abgelassen wird.

f streckt sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung die- Eine Verrichtung zur Durchführung des Verfahrens

j| ses Verfahrens. besteht aus einem stabilen zylindrischen Speicherbehäl-

Ein derartiges Verfahren läßt sich aus der US-PS ter mit mindestens einer Einlaß- und einer Auslaßöff-

31 46 724 als bekannt entnehmen. Bei der darin offen- 45 nung für die Flüssigkeit und einer im Speicherbehälter

harten Pumpe werden die Saugbedingungen dadurch angeordneten, elastischen, mit Gas beauhchlagbaren

verbessert, daß die beim Ansaughub sich speichernde Blase, die in einem mit perforierten Wänden ausgestat-

Flüssigkeit dem Druck eines Gaspolsters ausgesetzt teten Käfig angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist zwi-

wird. sehen der Einlaß- und der Auslaßöffnung im Speicher-

g Bei der bekannten Pumpe läßt sich aber ein optimaler 50 behälter eine Umlenkwand angeordnet und/oder die

[I Saugkraftausgleich im Flüssigkeitszufluß nur sporadisch Einlaß- und die Auslaßöffnung sind versetzt zueinander

erzielen, wenn in der zufließenden Flüssigkeit Gase mit- angeordnet.

geführt werden, durch die das Volumenverhältnis zwi- Aus der US-PS 13 01 282 ist zwar bereits eine Pumpe

sehen einem Speicher und der darin effektiv speicherba- bekannt, wobei eine Umlenkwand in einem senkrecht

ren Flüssigkeit ständig verändert wird. Zwar läßt sich 55 angeordneten Speicherbehälter angeordnet ist. Dieser

bei der bekannten Pumpe über ein Ventil das Volumen Speicherbehälter entspricht jedoch nicht der Gattung

des Gaspolsters verändern; dadurch kann jedoch der der erfindungsgemäßen Vorrichtung, da in ihm insbe-

Saugkraftausgleich auch nur sporadisch optimiert wer- sondere keine elastische, mit Gas beaufschlagbare Blase

den, was zudem voraussetzt, das Volumen des Gaspol- angeordnet ist.

sters in Übereinstimmung mit dem Volumen der in der 60 In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele

zufließenden Flüssigkeit mitgeführten Gase in Einklang von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsge-

zu bringen, was praktisch mit erheblichen Schwierigkei- mäßen Verfahrens dargestellt und im folgenden näher

ten verbunden sein dürfte. beschrieben. Es zeigt

Aus der DE-AS 12 90 100 ist auch bereits ein Flüssig- F i g. 1 eine Seitenansicht einer Kolbenpumpe mit ei-

keitsbehälter für hydraulische Antriebe bekannt, bei 65 nerAusgleichsvorrichtung;

dem Gase aus einer in einen Saugbehälter geleiteten Fig. 2 einen senkrechten Querschnitt durch die AusFlüssigkeit ausgeschieden werden. Blei einem Flüssig- gleichsvorrichtunggemäß Fig. 1;
keitsbehälter für hydraulische Antriebe ist dieser jedoch Fig. 3 einen Teil einer Ausgleichsvorrichtung in

senkrechtem Querschnitt, jedoch in einer abweichenden Ausführungsform;

Fig.4 eine Kolbenpumpe gemäß Fig. 1, jedoch mit einer abweichenden Ausführungsform vier Ausgleichsvorrichtung;

Fig.5 eine Kolbenpumpe gemäß Fig. 1 und 4, jedoch mit einer weiteren abweichenden Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine übliche Kolbenpumpe, beispielsweise eine Kolbenschlammpuinpe, eine Schlammpumpe zum Brunnenbohren, eine in einem Rohr eingebaute Pumpe oder eine Pumpe für eine sonstige Verwendungsart Die dargestellte Pumpe arbeitet mit fünf Zylindern 10, einem Saugverteiler 12 und einem Druckverteiler 13.

Die hin- und hergehenden Teile der Pumpe werden durch eine Kurbelwelle und Kolbenstangen oder durch eine sonstige übliche oder gewünschte Konstruktion angetrieben, ziehen abwechselnd Flüssigkeit vom Saugverteiler 12 in jeden Zylinder 10 und drücken ebenso die Flüssigkeit von jedem Zylinder 10 in den Druckverteiler 13. Die Pumpe besitzt selbstverständlich die üblichen Ein- und Auslaßventile, die zwischen den Hüben öffnen und schließen. Zur besseren Übersicht sind der Antrieb und die Ventile nicht dargestellt

Eine Einlaßleitung 14 führt von einer nicht dargestellten Flüssigkeitsquelie durch einen Speicher 15 zum Saugverteiler 12.

In Fig.2 ist ein Speicher 15 dargestellt, der sich für saubere Flüssigkeiten eignet. Er besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Speicherbehälter 18 und einem Käfig 19, der innerhalb des Speicherbehälters 18 an dessen oberem Boden befestigt ist. Im Käfig 19 befindet sich eine Blase 20 aus sich anpassendem elastischem Material, z. B. aus Gummi. Im Innern des Speicherbehälters 18 ist eine Umlenkwand 21 unterhalb des Käfigs 19 vertikal angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der Speicherbehäher 18 mit seiner Längsachse senkrecht angeordnet. Dabei ist die Blase 20 an einem Deckel 22 für den Käfig 19 aufgehängt wobei die Wände des Käfigs 19 perforiert sind, damit die Flüssigkeit mit der Außenseite der Blase 20 Verbindung hat. Die Perforation ist jedoch so klein gewählt, daß sich die Blase 20 nicht hindurchpressen kann.

Der Speicherbehälter 18 besitzt in seinen Seitenwänden eine Einlaßöffnung 23 und eine dieser diametral gegenüberliegende Auslaßöffnung 24. Die Umlenkwand 21 erstreckt sich durch die Behälterachse und beginnt dabei in der Nähe des Behälterbodens und reicht bis zu einer Höhe, die wesentlich über den Ein- und Auslaßöffnungen 23 bzw. 24 liegt, wobei die den Speicherbehälter 18 durchlaufende Flüssigkeit oben über die Umlenkwand 21 fließt. Die Ein- und Auslaßöffnungen 23 bzw. 24 besitzen Druckprüfhähne 25 bzw. 26. Der Speicherbehälter 18 weist oben eine Entlüftungsvorrichtung 27 und in seinem Boden eine Entleerungseinrichtung 28 auf.

In Fig.3 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Speicherbehälters 18 dargestellt, die dann vorzuziehen ist, wenn die zu fördernde Flüssigkeit einen wesentlichen Anteil an Feststoffen, wie Schlamm und Abrieb, enthält. In dieser Ausführungsform ist die Umlenkwand 21, die als Damm wirken würde oder infolge der Beaufschlagung durch Festteile schnell verschleißen könnte, weggelassen. Statt dessen sind die Einlaßöffnung 23 und die Auslaßöffnung 24 so versetzt, daß sie sich nicht fluchtend gegenüberliegen, wodurch die Durchlaufrichlung der Flüssigkeit durch den Speicherbehälter 18 geändert wird. Hierdurch ergibt sich eine mit der Umlenkwand 21 sehr ähnliche Wirkung. Im übrigen ist der Speicherbehälter 18 ähnlich dem in F i g- 2 dargestellten ausgeführt.

In Fig.4 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der Speicherbehälter 31 selbst als Saugverteiler wirkt. Der Speicherbehälter 31 ist unterhalb der Pumpe untergebracht wobei seine Längsachse waagerecht angeordnet ist Die Seitenwände des Speicherbehälters 3i besitzen eine Einlaßöffnung 32 und eine Vielzahl von Auslaßöffnungen 33, die zu den betreffenden Zylindern der Pumpe führen. Die Auslaßöffnungen 33 fluchten nicht mit der Einlaßöffnung 32. Der Käfig 19 und die Blase 20 entsprechen der Ausführungsform gemäß Fig.2 und sind lediglich an seinem Seitenboden des Speicherbehälters 31 angebracht

F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Speicherbehälter oberhalb der Pumpe angeordnet ist Im übrigen entspricht diese Ausführungsform der der F i g. 4 bzw. ist dieser ähnlich.

Bezug nehmend auf die F i g. 1 und 2, füllt sich der Speicherbehälter 18 im Betrieb mit Flüssigkeit die durch die Einlaßöffnung 23 eingebracht wird. Während die Flüssigkeit den Speicherbehälter 18 durchläuft, ändert sich ihre Strömungsrichtung, wenn sie über die Umlenkwand 21 fließt Die Flüssigkeit läuft vom Speicherbehälter 18 über die Auslaßöffnung 24 in den Saugverteiler i2. Zwischen den Saughüben der Pumpe drückt die in den Speicherbehälter 18 eintretende Flüssigkeit das Gas in der Blase 20 zusammen. Bei jedem Saughub addiert sich der Gasdruck in der Blase 20 zum Zulaufdruck der eintretenden Flüssigkeit und sichert einen gleichmäßigen Flüssigkeitsstrom in die Pumpe hinein, wobei sich jeder Zylinder in entsprechendem Takt ganz füllt. Die Flüssigkeit strömt ununterbrochen von der nicht dargestellten Quelle, auch wenn die Pumpe gerade nicht saugt. Infolge der Änderung der Strömungsrichtung wird von der Flüssigkeit aus der Quelle mitgerissenes Gas ausgeschieden, sammelt sich im oberen Teil des Speicherbehälters 18 und wird periodisch über die Entlüftungsvorrichtung 27 abgelassen.

In den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 3,4 und 5 wird durch die Richtungsänderung der Flüssigkeitsströmung zwischen Ein- und Auslaßöffnung 32 bzw. 33 die Ausscheidung von Gas aus der Flüssigkeit mit einer ähnlichen Wirkung wie beim Strömen der Flüssigkeit über die Umlenkwand 21 bewirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Bestandteil eines geschlossenen Kreislaufs. Bei einem Patentansprüche: solchen stellt sich das Problem der Entlüftung einer Flüssigkeit jedoch nur bei der Befüllung des Systems mit

1. Verfahren zum Saugkraftausgleich einer Flüs- Flüssigkeit, so daß die einmal entgaste Flüssigkeit bei sigkeitskolbenpumpe mit einem vorgegebenen Hub- 5 ihren Umlauf gasfrei ist und sich insbesondere ein etvolumen, wobei die Flüssigkeit zwischen einem Re- waiger Restgasanteil nicht verändert. Eine periodische servoir und der Flüssigkeitskolbenpumpe beim An- Entgasung des vorbekannten Flüssigkeitsbehälturs für saughub gespeichert und dem ausbalancierten hydraulische Antriebe ist daher entbehrlich. Demgegen-Druck eines Gaspolsters ausgesetzt wird, ge- über ist ein permanenter optimaler Saugkraftausgleich kennzeichnet durch die Kombination fol- io einer Flüssigkeitskolbenpumpe innerhalb eines nicht gender Merkmale: geschlossenen Kreislaufs davon abhängig, daß bestimmte Volumenverhältnisse eingehalten werden.

a) das Volumenverhältnis von gespeicherter Flüs- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Versigkeit zum Fördervolumen pro Umdrehung fahren vorzuschlagen, mit dem sich ein Saugkraftauswird auf mindestens 10 :1 eingestellt; 15 gleich im Flüssigkeitszulauf einer Kolbenpumpe nicht

b) das Volumenverhältnis von gespeicherter Flüs- nur sporadisch erzielen, sondern selbst dann wirksam sigkeii zum Gaspolster wird auf 4 :1 eingestellt; aufrechterhalten läßt, wenn in der zufließenden Flüssig-

c) aus der Flüssigkeit wird Gas ausgeschieden, ge- keit Gase mitgeführt werden, durch die an sich das Vosammelt und periodisch abgelassen. lumenverhältnis zwischen einem Speicher und der darin

20 effektiv speicherbaren Flüssigkeit verändert wird.

2. Vorrichtung aus einem stabilen zylindrischen Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem Verfah-Speicherbehälter mit mindestens einer Einlaß- und ren der eingangs beschriebenen Art ausgegangen, das einer Auslaßöffnung für die Flüssigkeit und einer im erfindungtgemäß durch die Kombination folgender Speicherbehälter angeordneten, elastischen, mit Gas Merkmale gekennzeichnet ist:
beaufschlagbaren Blase, die in einem mit perforier- 25

ten Wänden ausgestatteten Käfig angeordnet ist, da- a) das Volumenverhältnis von gespeicherter Flüssigdurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einlaß- und keit vom Fördervolumen pro Umdrehung wird auf

der Auslaßöffnung (23 bzw. 24) im Speicherbehälter mindestens 10:1 eingestellt;

(18) eine Umlenkwand (21) angeordnet ist und/oder b) das Volumenverhältnis von gespeicherter Flüssigdie Einlaß- und die Auslaßöffnung (32 bzw. 33) ver- 30 keit zum Gaspolster wird auf 4 :1 eingestellt;

κ setzt zueinander angeordnet sind c) aus der Flüssigkeit wird Gas ausgeschieden, gesam-

melt und periodisch abgelassen.