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Selbsttätig wirkende Pumpenfernsteuerung in hydraulischen Kraftsystemen
Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an der Fernbetätigung von Pumpen,
welche hydraulische Kraft zum Betrieb von Arbeitsmaschinen liefern. Sie ist insbesondere
auf ausgedehnte hydraulische Kraftübertragungsanlagen mit Hauptsträngen anwendbar,
die eine größere Anzahl von Anschlüssen besitzen und sich auf beträchtliche Entfernung
von der Zentralpumpe erstrecken.
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Die Erfindung ist eine vervollkommnete Ausbildung einer selbsttätig
wirkenden Pumpenfernsteuerung in hydraulischen Kraftsystemen mit motorisch angetriebener
Druckmittelpumpe, welche einen von dieser ausgehenden Hauptspeisestrang und eine
Anzahl von Zweigleitungen enthält, die an Abzapfstellen des Hauptspeisestranges
angeschlossen sind und für den Anschluß an hydraulische Maschinen dienen, wobei
letztere Auslässe aufweisen, die die Druckflüssigkeit aus dem System pumpen in der
Weise, da3 die Kraftzufuhr zur Pumpe bei Erreichen eines vorbestimmten Betriebsdruckes
unterbrochen und bei Unterschreiten desselben wiederhergestellt wird.
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Die Erfindung erreicht eine Verdreifachung und Verbesserung im Sinn
einer erhöhten Betriebssicherheit erfindungsgemäß durch ein Steuerorgan für den
Kraftantrieb der Pumpe mit einem druckempfindlichen Organ, welches eine Verbindung
mit der Druckseite der Pumpe aufweist, so daß es, in Übereinstimmung mit dem in
dem Hauptspeisestrang herrschenden Druck, bei Verschluß der Ab-
zapf stelle
von der Druckflüssigkeit in der den Kraftantrieb unterbrechenden oder verzögernden
Richtung bewegt wird, während es sich selbsttätig in der entgegengesetzten Richtung
bewegt, um den
Kraftantrieb der Pumpe wiederherzustellen, wenn der
hydraulische Druck, dem es ausgesetzt ist, beim Öffnen irgendeines oder mehrerer
der Abzapfstellen abfällt.
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Nach einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung
kann das druckempfindliche -Organ über ein belastetes Rückschlagventil mit der Druckseite
der Pumpe verbunden sein.
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Im folgenden soll nunmehr ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung
beschrieben werden, wie es insbesondere für ein hydraulisches Kraftverteilungssy
stem, z. B. in einer Kohlenmine, anzuwenden ist.
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In der Zeichnung ist die Fig. i ein Seitenriß einer vollständigen
hydraulischen Pumpeneinheit gemäß der Erfindung; die Fig: 2 ist ein teilweise geschnittener
Grundriß derselben Pumpeneinheit; die Fig. 3 ist ein teilweise geschnittener Seitenriß
nach der Linie III-III der Fig. 5 und stellt die automatischen Steuerungsorgane
für die Pumpeneinheit dar; die Fig. 4 ist ein geschnittener Aufriß nach der Linie
IV-IV der Fig. 5, während die Fig. 5 ein Grundriß der Kraftsteuerung der Pumpeneinheit,
die bereits in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, darstellt; die Fig. 6 ist ein Aufriß
im Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 7 und veranschaulicht eine Anzeigeeinrichtung,
welche die automatische Einrichtung dahin zu ersetzen gestattet, daß gemäß der Anzeige
die Vorrichtung von Hand bedient werden kann, falls die automatische Einrichtung
versagen oder ihre Benutzung gegebenenfalls nicht erwünscht sein sollte; endlich
stellt die Fig. 7 einen Grundriß der Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 6 dar.
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Die Pumpeneinheit, die in den Fig. i und 2 gezeigt ist, wird von einem
Druckluftmotor über eine Kette und Kettenräder betrieben. Der Druckluftmotor ist
mit io bezeichnet, das Getriebe ist in einem Gehäuse i i eingeschlossen und betreibt
eine Mehrkolbenpumpe 12. Die Pumpenkolben werden durch Nocken 13 bewegt, die an
einer Nockenwelle 14 sitzen. Die Pumpe bezieht Wasser aus dem Vorratsbehälter 15
und liefert es unter Druck an die Anschlüsse 16. Diese Druckanschlüsse 16 führen
zu hydraulischen Hauptspeisesträngen, die sich in der Kohlengrube auf beträchtliche
Entfernungen erstrecken können. An die Hauptleitungen sind an verschiedenen Punkten
biegsame Zweigleitungen angeschlossen, die zu verschiedenen hydraulischen Vorrichtungen,
beispielsweise, hydraulischen Grubenstempeln, hydraulischen Kohlenbrechern oder
anderen hydraulisch betätigten Maschinen, führen. Der Vorratsbehälter wird aus der
Wasserleitung 17 über ein Schwimmerventil i8 selbsttätig geregelt, so daß ein bestimmter
Wasserstand in dem Vorratsbehälter aufrechterhalten wird. DerLuftzustrom zum Druckluftmotor
io erfolgt über ein Steuerventil, das in allen Figuren mit i9 bezeichnet ist. einen
Einlaß 2o und einen Auslaß 21 besitzt und durch ein Rohr 22 mit dem Motor in Verbindung
steht.
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Wenn keine der Druckleitungen in Benutzung steht (wenn also nirgends
Wasser aus den Druckleitungen entnommen wird), soll die Pumpe stillgestellt sein,
während sie wieder in Gang kommen soll, um den Druck im Verteilersystem aufrechtzuerhalten,
sobald er gebraucht wird. Um dies selbsttätig zu bewerkstelligen, ist ein Steuerorgan
23 an der Pumpe angebracht, das auf die Druckbedingungen in allen Teilen des Systems
anspricht.
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Dieses den Motor beherrschende automatische Steuerorgan 23 zeigen
die Fig. 3, 4 und 5 im Detail. Es besteht aus dem Block 24, der bei 25 eine Zylinderbohrung
für den kleinen, mit Lederdichtung 27 ausgestatteten Kolben 26 besitzt. Dieser Kolben
26 betätigt das eigentliche Steuerventil 28 der Luftsteuerung i9. Der Lufteinlaß
31 am Block 24 steht mittels der Schraubverbindung 32 über das Rohr 33 mit der Druckseite
der Pumpe 12 in Verbindung. In der Schraubverbindung 32 ist außerdem ein Filter
34 zum Schutz gegen Verunreinigung eingebaut. Die Zuleitung 31 führt über das Rückschlagventil
35 und eine Leitung 36 zum oberen Ende des Zylinders 25. Dessen unteres Ende führt
über die Leitung 37 und ein Rückschlagventil 38 und eine weitere Leitung 39 zur
Einlaßleitung 31 zurück.
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Das Rückschlagventil35 besteht aus dem zylindrischen Teil 40 und .dem
Kolbenteil .l;1, der darin gleiten kann. Der untere Teil 42 des Kolbenventils 41
bildet das eigentliche Ventil, und zwar sitzt es auf einem kegelförmigen Sitz 43
mit zylindrischer messerscharfer Schneide auf. Erfahrungsgemäß ist ein derartiger
Ventilsitz weniger empfindlich gegen Verunreinigungen, die andere Ventilarten am
Schließen verhindern würden. Eine einstellbare Federbelastung 354 ist vorgesehen,
vermittels welcher das Ventil 35 so eingestellt werden kann, daß es nur oberhalb
eines vorbestimmten Druckes öffnet. Ein Luftauslaß 35b, normalerweise durch ein
Ventil 35c abgeschlossen, ist im obersten Teil der Einrichtung 354 vorgesehen.
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Das Kugelventil 38. besteht aus der eigentlichen Ventilkugel 44, die
durch eine Feder 45 auf ihren Sitz gepreßt wird. Die Federbelastung kann durch das
mit Schraubgewinde versehene Organ 46 nach Abnehmen der Kappe 47 eingeregelt «erden.
Die Arbeitsbedingungen können daher durch Einstellung der Feder 45 vorbestimmt werden.
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Wenn die Pumpe 12 nicht durch einen Preßluftinotor, sondern durch
einen Elektromotor angetrieben wird, kann durch den Kolben 26 ein Schalter betätigt
werden. Auch besteht, als eine Variante, die Möglichkeit, durch den Kolben 26 gegeben
2nfalls eine Kupplung zu betätigen, die zwischen Antriebsmotor und Pumpe 12 angeordnet
ist.
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Die im vorstehenden beschriebene Anlage bzw. Einrichtung arbeitet
wie folgt: Solange keinDruckwasser aus dem System entnommen wird, befindet sich
der Kolben 26 in seiner tiefsten Lage und hält mittels des Ventils 28 die Preßluftzufuhr
zum Motor io geschlossen 'bzw. den elektrischen Motorschalter geöffnet bzw. die
Kupplung eingerückt. je nach der zum Antrieb der Pumpe getroffenen Anordnung, jedenfalls
so, daß die Pumpe in diesem Fall nicht angetrieben wird. Sowie aber Druckmittel
aus
irgendeinem der Anschlüsse des Systems entnommen wird, fällt der Druck sofort auf
Null. Dies veranlaßt die Feder 30, den Kolben 26 aufwärts zu heben oder aber gegebenenfalls
einen Stromschalter zu schließen bzw. eine Kupplung in Eingriff zu bringen, je nachdem
ob ein Preßluftmotor, ein Elektromotor oder aber ein Antrieb über eine Kupplung
vorgesehen ist. hTun betreibt der Motor die Pumpe 12, weiche so lange fortfährt,
den erforderlichen Druck im Rohrnetz aufrechtzuerhalten, bis wieder einmal sämtliche
Abzapfstellen geschlossen sind, wodurch der Rückdruck ansteigt, so daß er das Ventil
35 öffnet, den Kolben 26 herunterdrückt, was dann die Preßluftzufuhr abstellt und
den Motor io zum Stillstand bringt.
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Während der Aufwärtsbewegung des. Kolbens 26, die auf Grund eines
Druckabfalles im Leitungssystem erfolgt, wird Wasser aus dem Zylinder 25 über das
Kugelventil 38 und den Kanal 39 durch die Öffnung 31 in das Drucksystem
zurückfließen.
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Für den Fall, daß die soeben beschriebene selbsttätige Wirkung etwa
einmal versagen sollte, ist es wünschenswert, daß eine Anzeigevorrichtung vorhanden
ist, so daß ein Bedienungsmann rechtzeitig mittels eines Handventils 48 die Zufuhr
von Luft durch die Luftleitung 22 zum Antriebsmotor io betätigen kann. Ein Ausführungsbeispiel
einer derartigen Anzeigevorrichtung ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Auf einem
Block 49, der mittels der Verschraubung 51 mit der Druckseite der Pumpe 12 in Verbindung
steht, wie dies aus den Fig. i und 2 ersichtlich ist, ist ein Zylinder 52 angebracht,
worin ein mit Lederdichtung 55 versehener Kolben 54 durch den Flüssigkeitsdruck
entgegen der Wirkung einer Feder 56 aufwärts gedrückt wird. Der Kolben 54 besitzt
nach oben eine stempelartigeVerlängerung 57, welche durch die Abschlußkappe 58 nach
oben herausragt. Ein weiterer Zylinder 59 ist vorgesehen, der über ein Rückschlagventil
6o ebenfalls mit denn Anschluß 5o in Verbindung steht. Das Rückschlagventil6o ist
ähnlich dem bereits geschilderten Ventil 35 der Fig.4 gebaut. Im Zylinder 59 ist
eine Feder 62 untergebracht, die über ein auf und ab gleitendes Organ 63 auf das
eigentliche Ventil 6o wirkt und es geschlossen hält. Dieses Organ 63 ist mit abgeflachten
Stellen oder einem losen Sitz in der Bohrung 64 des Zylinders 59 geführt, so daß
Wasser in das Innere des Zylinders, wo die Feder 62 sich befindet, eintreten kann.
Die Federspannung kann durch die Schraubeinrichtung 65 eingestellt werden, die nach
Abnehmen der Schraubkappe 66 zugänglich ist. Im oberen U: eii eines Einsatzes dieser
Kappe ist eine sehr enge Aus -laßbohrung 68 vorgesehen, die mit dem Einsatz 67 nach
beliebiger Richtung gedreht und mittels der Mutter 69 gesichert werden kann. Die
Richtung des Auslasses ist durch einen Pfeil am oberen Ende des Einsatzes 67 gekennzeichnet.
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Die eben beschriebene Anzeigevorrichtung arbeitet wie folgt: Sowie
jeder Bedarf an Druckwasser aufgehört hat, wird der Rückstaudruck den Kolben 54
anheben und Wasser durch das Rückschlagventil 6o, den Zylinder 59 und den
Einsatz 67 zu der Öffnung 68 treten, aus der es in einem Strahl herausschießt. Dies
zeigt dem Bedienungsmann an der Pumpe an, daß er den Motor abzustellen hat. Daraufhin
wird der aus der Öffnung 68 kommende Wasserstrahl aufhören. Sowie aber Druckwasserbedarf
im System auftritt (sei es, daß ein hydraulischer Kohlenbrecher oder ein hydraulischer
Grubenstempel angestellt wurde), wird der momen= tane Druckabfall der Feder 56 gestatten,
den Kolben 54 abwärts zu drücken, wobei der Stempel 5,7 in den Zylinder 52 zurücksinkt,
was dem Bedienungsmann anzeigt, daß der Motor wieder angelassen werden soll.