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Pumpvorrichtung, insbesondere fÜr die Kunstseideherstellung.
Die Erfindungbetrifft eine Pumpvorrichtung, die unter anderem den Vorteil bietet, dass die Leistung in jedem Zeitabschnitt unveränderlich ist. Diese Wirkung ist bei der Erzeugung künstlicher Seide von besonderer Wichtigkeit. Damit das Produkt die erforderliche Gleichförmigkeit besitze, ist es notwendig, dass die Spinnlösung der Düse stets mit gleichförmiger Geschwindigkeit bzw. unter konstantem Druck zugeführt wird.
Es ist wünschenswert, dass die Zuführung kontinuierlich erfolge, zum Unterschied von einer Ausführung, bei welcher ein gleichförmiger Druck durch Verwendung weiter Behälter od. dgl. erreicht wird ; dies macht es notwendig, eine Pumpvorrichtung zu schaffen, die die Lösung unter gleichförmigem Druck oder mit gleichförmiger Geschwindigkeit fördert.
Die Förderung der üblichen hin und her gehenden Pumpen ist schwankend, und es ändert sich sowohl der Druck als auch die Geschwindigkeit von Augenblick zu Augenblick. Das Mass der Schwankungen kann herabgesetzt werden, wenn mehrere Pumpen verwendet werden, die in ein gemeinsames Sammelgefäss fördern, von dem aus die Spritzdüsen versorgt werden. Die Pumpen sind in diesem Falle so angeordnet, dass die Phasen der DruckhÜbe gegeneinander verschoben sind. Werden beispielsweise drei einfach wirkende Pumpen von Kurbeln angetrieben, so muss man die Kurbeln u. m 1200 gegeneinander versetzen ; die Schwankungen der Gesamtförderung werden auf diese Weise wohl nicht vollkommen beseitigt, sie sind aber wesentlich kleiner als die jeder einzelnen Pumpe.
Diese bekannte Anordnung macht es aber, selbst wenn in der Hauptleitung Windkessel verwendet werden, nur möglich, die Schwankungen herabzusetzen, ohne sie aber vollständig beseitigen zu können.
Zweck der Erfindung ist es, die Druckschwankungen in der von mehreren hin und her gehenden oder andern Pumpen gespeisten Hauptleitung vollkommener zu beseitigen, als dies bisher durch die Verwendung eines Windkessels möglich war. Dabei ist vorausgesetzt, dass die einzelnen Pumpen des Satzes ebenso wie bisher eine intermittierende und schwankende Förderung besitzen.
Im Sinne der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass einer oder mehreren Pumpen mit zyklisch schwankender Leistung eine durch eine Nockenscheibe angetriebene Pumpe beigeordnet wird,. deren Form nach der Leistungskurve der andern Pumpen bestimmt wird und die die zugehörige Pumpe mit schwankender Geschwindigkeit antreibt, die. eine Förderung von solcher Art veranlasst, dass-die eigene Abweichung von der Gleichförmigkeit den Gleichförmigkeitsabweiehungen der Leistung der andern Pumpen entgegenwirkt. Ein weiteres Merkmal der Pumpvorrichtung besteht darin, dass die Auslaufkanäle der Pumpen getrennt sind und dass jeder Kanal an das eine Ende eines Pumpenzylinders angeschlossen ist. Die Kanäle sind parallel geschaltet und fördern in eine allen Pumpen gemeinsame Kammer.
Die Kanäle, die von jeder Pumpe zum gemeinsamen Auslauf führen, werden von einem Ventil gesteuert, welches während seiner Verschiebung in die Offen-und Schliessstellung den Kubikinhalt der Pumpenfüllung nicht beeinflusst und vom Pumpenantrieb während der Pausen zwischen den Arbeitshüben der Pumpenkolben betätigt wird.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes beispielsweise dargestellt. Die Fig. 1 zeigt ein Diagramm, welches die Leistungsschwankungen einer Pumpe oder eines Pumpenaggregates veranschaulicht. Die Fig. 2 zeigt eine Leistungskurve für jede der beiden durch Nocken angetriebenen Pumpen, die sich hinsichtlich der Leistungssehwankungen entgegenwirken. Die
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der Fig. 5. Fig. 7 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Gruppe von Pumpen gemäss den Fig. 4-6 mit dem Antrieb und Fig. 8 eine Draufsicht zu Fig. 7.
Die Fig. 9 und 10 zeigen in Seitenansicht und Querschnitt, wie Pumpengruppen zusammengebaut werden, Fig. 11 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Pumpe gemäss einer abgeänderten Ausführungsform, Fig. 12 einen Horizontalschnitt einer zweiten Aus- führungsform, und Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie 13-13 der Fig. 12. Fig. 14 veranschaulicht schematisch einen Antrieb für die Pumpen, Fig. 15 zeigt einen Schnitt nach der Linie 15-15 der Fig. 14, Fig. 16 einen Schnitt nach der Linie 16-16 der Fig. 14 und Fig. 17 eine schematische Darstellung für die Anordnung der Pumpen in einem Ölbad.
Die Ausmittlung der Nockenscheibe, die zunächst beschrieben werden. soll, geschieht auf Grund der folgenden Erwägungen.
Die Fig. 1 zeigt eine Kurve, deren Abszissen (Grundlinie 20, 21) die Zeit und die Ordinaten, die Förder- geschwindigkeiten der Pumpe darstellen. Die willkürlich gezeichnete Kurve entspricht so ziemlich dem praktischen Fall. Die Förderung der Pumpe beginnt beim Punkt 20 der Zeitabszisse. Die Geschwindigkeit wächst bis zum Zeitpunkt 22, bleibt dann während der Zeitperiode 22, 23 konstant. Sodann verringert sie sich und wird zum Zeitpunkt 24 Null. Die Saugperiode entspricht dem Zeitabschnitt 24,25, während welcher die Geschwindigkeit (Leistung) Null bleibt. Sodann wiederholt sich der beschriebene Kreislauf.
Entsprechend der dargestellten Kurve ist dieFörderperiode20, 24beträehtlich länger als die Saugperiode24, 25, d. h. die Pumpe hat einen langsamen Förderhub und einen schnellen Saughub. Weiters ist erkennbar, dass die Leistungsbeschleunigungen durch krumme Teile dargestellt werden, weil es der mechanische Antrieb der Teile wünschenswert macht, plötzliche Geschwindigkeitsänderungen zu vermeiden.
Zweck der Erfindung ist es, die Zufuhr zu der von der Pumpe gespeisten Düse gleichförmig zu machen ; vorteilhaft wird die Zufuhr gleich gemacht der Maximalleistung der Pumpe während des zweiten Abschnittes 22, 2. 3. Die Gesamtleistung entspricht dann der Geraden 26,27.
Die Gesamtleistung der Pumpe während der Zeit 20,22 wird durch die Fläche 20, 28, 29,30, 22, 20 dargestellt. Wenn die Gesamtleistung gleichförmig und durch die Linie 26, 27 gegeben sein soll, so muss einer Pumpe, deren Fördermenge durch die Fläche zwischen der Kurve 20,29, 30 und der Grundlinie 20, 21 gegeben ist, eine zweite Pumpe beigeordnet werden, deren Gesamtleistung der Fläche zwischen dieser Kurve und der Horizontallinie 26, 30 entspricht. Beide Fördermengen geben als Summe die Fläche 20, 26,30, 22, deren Höhe konstant ist.
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die so ausgestaltet ist, dass die Leistungskurve die dargestellte Form erhält.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei Pumpen verwendet, die beide von gleichen Nockenscheiben angetrieben werden. Zwecks Ermittlung der Nockenscheibe zeichnet man in ein Koordinatensystem 55,56 und 55,57 die gewünschte gleichförmige Leistungskurve 57, 58 ein. Innerhalb der Fläche zwischen den Grundlinien 57, 58 und 55,56 wird eine entsprechende Leistungs- kurve gezeichnet, die in bezug auf die Grundlinien 57, 58 und 55,56 die gleiche Gestalt besitzt, die also in bezug auf die Mittellinie zwischen beiden Grundlinien gleiche Wellenberge und-täler besitzt.
Die Kurve 59 stellt die Leistungskurve der einen Pumpe in bezug auf die Grundlinie 55,56 und ebenso auch die Leistungskurve der andern Pumpe in bezug auf die Grundlinie 57, 58 dar ; die Nockenscheiben der beiden Pumpen werden daher identisch. Die Winkelverstellung der Scheiben ergibt sich aus dem
Umstand, dass die Förderperiode der einen Pumpe einsetzen muss sowie die Leistung der andern Pumpe abzufallen beginnt.
Die Gestalt der Nockenscheibe kann auch aus der Kurve, die die Beziehung zwischen der Gesamt- förderung (oder Kolbenhub) und der Zeit darstellt, abgeleitet werden. Eine solche Kurve ist in Fig. 3 dargestellt. Als Abszissen (Grundlinie 130, 131) sind die Zeiten, als Ordinaten 130, 132 die Kolbenwege, der äussersten Innenstellung aus gemessen, aufgetragen. Die Form der Kurve ist eine solche, dass die annähernd gerade Linie 133, 134 die beiden angrenzenden Bogenstücke in den Punkten 133, 184 berührt, während die beiden Grundlinien in den Punkten 130 und 135 tangieren.
Vom Punkt 135 an bleibt die Kurve für ein kurzes Stück bis zum Punkt 136 mit der Grundlinie 130,
131 parallel. Dieses Kurvenstück zeigt eine Pause am Ende des Förderhubes an, wenn der Kolben während eines Zeitabschnittes stillsteht, der dazu benutzt wird, um die Ventile umzustellen. Der Saughub 136,
137, 138 geht rascher vor sich. Das Kurvenstück liegt zur Linie 132 und 136 tangential, um eine sanfte
Wirkung zu erreichen. Der Teil 138, 139 der Kurve fällt mit der Grundlinie zusammen und zeigt den
Zeitabschnitt an, währenddessen der Kolben am Ende des Saughubes stillsteht. Dieser Zeitabschnitt wird dazu benutzt, um die Ventile wieder in ihre Anfangsstellung zurückzubringen. Für die Gestaltung des Kurvenstücke 136, 137, 138 für den Saughub ist nur die Erwägung bestimmend, dass das Getriebe möglichst sanft arbeitet.
Das Diagramm der zweiten Pumpe ist durch die Linie 140, 141, 142, 143, 144, 145 gegeben : es ist
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mittleren Teil des Förderhubes mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt.
Eine geeignete Anordnung zweier durch Nockenscheiben verbundener Pumpen, die zur Förderung viskoser Flüssigkeiten bestimmt ist, ist auf den Fig. 4-] 0 der Zeichnung dargestellt.
Das Gehäuse 61 besteht aus einem Gussstuck, dessen durchgehende zentrale Bohrung 62 das Steuer- ventil aufnimmt. Oben und unten befindet sich je eine Bohrung 63, 64, welche den Zulauf-bzw. Umgangs- kanal bildet. Das Zulaufrohr 63 steht mit der Ventilkammer durch eine vertikale Bohrung 65 in Ver- bindung ; andrerseits ist die Ventilkammer durch eine vertikale Bohrung 66 an einen Querkanal ange- schlossen, in welchem ein von Hand aus bewegbarer Schieber 67 untergebracht ist. Der Schieber kann mit Bezug auf die Fig. Ï nach links bewegt werden, so dass es möglich ist, den Kanal 66 entweder an den
Auslass 68 oder an eine vertikale Bohrung 69 anzuschliessen, die mit der Umgangsleitung 64 in Verbindung steht.
Der Auslaufkanal 68 ist, wie dies Fig. 4 erkennen lässt, an einen Auslass 70 angeschlossen, mit dem die Spinndüse verbunden wird, wenn die Pumpe zur Herstellung kÜnstlicher Seide verwendet wird. Die
Versehiebbarkeit des Schiebers 67 wird durch einen Stift 71 begrenzt, der in einen Schlitz 72 eingreift und dadurch, die Drehung des Schiebers verhindert.
Die Pumpenzylinder werden von länglichen Bohrungen 73, 74 (Fig. 6) gebildet, die die Kolben 75,
76 aufnehmen. Die Führung der Kolben erfolgt an der Zylinderwand. Die Kolben werden von Sehieber-
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kammer steht mit der Ventilkammer 62 (Fig. 5 und 6) durch Kanäle 79 in Verbindung, die das Gehäuse durchqueren.
Das Steuerventil besteht aus einem zylindrischen Zapfen 80, der in die Bohrung 62 eingepasst ist und an den Enden Fortsätze 81, 82 besitzt (Fig. 6), die zum Antrieb dienen. Der Fortsatz 82 ist mit einem Längsschlitz ? ausgestattet, in den ein Stift des Gehäuses eingreift, um die Drehung des Ventils zu verhindern. Am Ventilkörper 80 befinden sich zwei Ausnehmungen 84, 85, die den Zulaufkanal 65 abwechselnd mit der einen oder andern Seite des Querkanals 79 und durch diesen mit der einen oder andern Pumpenkammer 73, 74 in Verbindung setzen. Die Ausnehmungen sind so angeordnet, dass sie nur abwechselnd, nicht gleichzeitig zur Wirkung kommen können.
Neben den Ausnehmungen 84, 85 sind am Ventilkörper noch zwei andere Ausnehmungen 86, 87 vorgesehen, die zur Verbindung der Pumpen- kammern mit dem Auslaufkanal 66 dienen. Die letztgenannten Ausnehmungen erstrecken sich auf einen grösseren Teil der Länge des Ventils als die für den Einlass bestimmten Ausnehmungen 81. 85, und sie übergreifen sich in der Längsrichtung, so dass beide Pumpenkammer gleichzeitig mit dem Auslass ver- bunden werden können.
Die Kanäle und Kammern bilden, wie dies das dargestellte Ausführungsbeispiel erkennen lässt, gerade durchlaufende Bohrungen, deren Ende durch abnehmbare Nippel abgeschlossen sind. Dadurch wird das Reinhalten der Vorrichtung erleichtert, gleichzeitig auch der Antrieb vereinfacht, so dass die Herstellungskosten nur gering sind.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende. Die Kolben 75,76 werden durch Nockenscheiben hin und her bewegt, deren Gestalt sich aus Fig. 3 ergibt. Der Kolben 75 hat in der Stellung gemäss Fig. 6 eben die Förderung bei maximaler Geschwindigkeit begonnen, und der Kolben 76 hat eben aufgehört zu fördern. Das Ventil 80 wird nun mit bezug auf Fig. 6 nach rechts bewegt, um die Ausnehmung 84 mit dem Kanal 79 zur Deckung zu bringen. Die Verbindung zwischen der Ausnehmung 86 und dem Auslauf 66 und dem Querkanal 79 wird dadurch unterbrochen, hingegen bleibt durch die Ausnehmung 87 die Verbindung des Zylinders 73 mit dem Auslass offen. Sowie das Ventil seine Bewegung beendet hat, vollführt der Kolben 76 den raschen Saughub nach rechts.
Nach Beendigung des Saughubes, währenddessen aus dem Zulauf 63 eine neue Charge eingezogen worden ist, setzt die Bewegung dieses Kolbens abermals aus, um das Ventil 80 in seine Anfangsstellung gemäss Fig. 6 zurückzuführen. Der Kolben 75 verlangsamt nun seine Bewegung, gleichzeitig beginnt der Kolben 76 seinen Druekhub, so dass beide Kolben gleichzeitig fördern. Die Gesamtförderung bleibt in jedem Zeitpunkt die gleiche. Die gleichzeitige Förderung hält bei verzögerter Bewegung des Kolbens 75 so lange an, bis er zum Stillstand gekommen ist, und
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setzt nun aus, während das Ventil wieder nach links bewegt wird, um durch die Ausnehmung 85 die Verbindung zwischen dem Zulauf und dem Zylinder 7. 3 herzustellen.
Der Kolben 75 vollführt sodann seinen raschen Saughub, bleibt sodann stillstehen, um das Ventil wieder in seine Anfangsstellung gemäss Fig. 6 zurückbringen zu können. Währenddessen fördert der Kolben 76 bei maximaler Geschwindigkeit. Sowie der Kolben 75 den Förderhub beginnt, verlangsamt sich die Bewegung des Kolbens 76, so dass die Gesamtförderung gleichförmig wird. Der Kolben 76 gelangt schliesslich an das Hubende und bleibt stehen, womit der Kreislauf beendet ist und alle Teile wieder in die Stellung gemäss Fig. 6 zurückgekehrt sind. Bei gleichförmiger Wiederholung des Kreislaufes wird also die Gesamtförderung in den Auslauf konstant erhalten.
Es ist ohne weiteres klar, dass Pumpen, die den Erfordernissen der Erfindung entsprechen, in mannigfacher Weise ausgestaltet sein können. Die dargestellte Anordnung, bei welcher die Kolben und Ventile
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wie dies die Fig. 7 und 8 zeigen. Bei dieser Anlage sind mehrere Pumpeneinheiten in Reihe so hintereinander geschaltet, dass sich jeder verschiebbare Teil der einen Einheit gegen den gleichen Teil der nächsten Einheit abstützt und ihn antreibt. Sämtliche Zulaufrohr 68 und Umgangsleitungen 64 liegen in einer Linie und bilden einen einzigen Kanal, der sich auf die gesamte Länge des Aggregates erstreckt. Am Ende der Reihe ist eine besondere Einheit 88 angeordnet, die den Kolben 89, 90, 91 als Führung dient, die mit den Kolben und Ventilen der Pumpen in einer Linie liegen.
Die Enden der Kolben tragen Rollen, an welchen die Nockenscheiben 92, 93, 94 angreifen, so dass die Drehung der Scheiben die Schubbewegung der Kolben und Ventile veranlasst. Am andern Ende der Reihe stützen sich die Kolben gegen ein hydraulisches oder elastisches Widerlager 96, das die Rückbewegung der Teile mit einer durch die Form der Nockenscheiben gegebenen Geschwindigkeit veranlasst. Das elastische Widerlager kann entbehrt werden, wenn die Teile von beiden Seiten her durch Nockenscheiben angetrieben werden. Die Nockenscheiben sitzen an den Enden der Reihe, so dass der eine Satz die Bewegung in der einen Richtung und der andere die Bewegung in der andern Richtung veranlasst. Selbstverständlich könnte auch die Anordnung so getroffen sein, dass der gemeinsame Antrieb durch Sonderantriebe für jede Pumpeneinheit ersetzt wird.
Die viskose Flüssigkeit wird dem Aggregat durch ein Verbindungsstück 97 (Fig. 7) zugeführt, dessen Bohrungen mit den Kanälen 63,64 in Verbindung stehen. Die beiden Ansehlusskanäle stehen auch untereinander durch einen Kanal 98 in Verbindung. Am andern Ende des Aggregates ist ein besonderes Stück 99 angeordnet, das einen ähnlichen Verbindungskanal 100 besitzt. An diesen Verbindungskanal schliesst ein Auslasskanal. MU, der durch ein Ventil absperrbar ist. Im Kanal 98 wird ein Schraubenpropeller oder eine andere Pumpvorrichtung untergebracht, die die Flüssigkeit in den Kanälen 6. 3, 64 während des Betriebes in Zirkulation versetzt, um die Gleichförmigkeit des den einzelnen Pumpen zuge-
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in das Rohr 97 eingelassen und die Leitung 6. 3 gefüllt.
Die Flüssigkeit steigt sodann durch die Kanäle 98, 100 und füllt schliesslich den Kanal 64. Die mitgeführte Luft wird beim Steigen der Flüssigkeit durch den Auslass 101 entweichen, der erst abgeschlossen wird, wenn Flüssigkeit ausfliesst. Dadurch ist die Gewähr geboten, dass sieh im Kreislauf der Flüssigkeit und in der Pumpvorrichtung der Leitung 98 keine Luft befindet. Der Antrieb dieser Pumpe kann durch die Scheibe 102 erfolgen. Nach Inbetriebsetzung dieser Pumpe werden die Nockenscheiben angetrieben, die die Pumpe in Bewegung setzen.
Werden die Pumpen unmittelbar hintereinander geschaltet, wie dies bei der Ausführung gemäss
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ist eine Schiene 103 von Its-förmigem Querschnitt befestigt, in welche die Pumpenkörper einpassen. In die Seitenwand der Schiene sind Locher gebohrt,, die von den Bolzen 105 mit entsprechendem Spiel durchsetzt werden. In die Unterlagsscheiben 106 und 107 sind die Bolzen eingepasst, ebenso auch in den Pumpenkörper. Beim Zusammenbauen werden die Pumpen in einer Linie genau hintereinander gereiht und die Bolzen mit losen Scheiben 106, 107 eingesetzt. Hierauf werden die Unterlagsseheiben durch die Bolzen 108 festgezogen, so dass die Stellung jeder Pumpeneinheit fixiert ist. Durch Ausziehen der Bolzen 105 kann jeder Pumpenkörper zwecks Besichtigung und Reinigung ausgehoben werden.
Beim Wiedereinsetzen muss er nur in die erforderliche Richtung gebracht werden, damit der Bolzen 105, wieder eingeschoben werden kann. Auf diese Weise ist die Sicherheit geboten, dass der Pumpenkörper mit den andern Einheiten in einer Linie liegt.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 11 sind die Pumpenzylinder quer zur Ventilkammer angeordnet. Der Pumpenkörper 109 enthält drei Bohrungen 110, 111, 112, die ihn der Länge nach durchsetzen und als Zulaufventilkammer und Umgangsleitung dienen. Die Pumpen bestehen aus Kolben 113, 114, die sieh in den mit der Ventilkammer 111 in Verbindung stehenden Querbohrungen 115, 116 bewegen. Das Ventil 117 hat dieselbe Ausgestaltung wie beim ersten Ausführungsbeispiel, ebenso der Auslass mit dem Steuerventil118. Diese Ausführung'macht es möglich, die Pumpe in der Richtung des Zulaufkanals kürzer zu machen, so dass auf einer gegebenen Bank mehr Pumpen untergebracht werden können. Die Kolben ragen zu beiden Seiten der Reihe vor und können beispielsweise durch die Vorrichtung gemäss den Fig. 14-16 angetrieben werden.
In diesen Figuren sind die Pumpen schematisch dargestellt und mit 146 bezeichnet ; 147 und 148 sind die, beiderseits der Reihe vorragenden Kolben. Die Pumpenreihe wird von einem aus den Seitenteilen 150, 151, 152 und 153 zusammengesetzten Rahmen 149 umschlossen. Die Innenwand 154'des vorderen Seitenteiles 150 stützt sich gegen die Kolben 147 ; die Aussenwand. Ma
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ordnet sind, dass sie längs des Rahmenteiles 150 geradlinig bewegt werden können, wobei der Rahmen der Kurve 155 entsprechend bewegt wird und die Kolben 147 verschiebt. Auf der Unterseite des Seitenteiles 132 ist ein Stift 158 befestigt, der in einen geradlinigen Schlitz 159 eingreift und eine Führung für den Rahmen 149 bildet.
Der Rahmen ist somit bei seiner Bewegung an drei Punkten geführt, nämlich den Rollen 156, 157 und dem Stift 158.
Jede Rolle sitzt, wie dies Fig. 16 erkennen lässt, in einem Schlitten 160, der in einer Führung der Grundplatte verschiebbar ist. Auf der Achse jeder Rolle sitzt ein Schneckenrad 161, das mit einer gleichförmig bewegten Schnecke 162 in Eingriff steht. Die Drehbewegung, die das Rad 161 von der Schnecke 162 empfängt, veranlasst die Rollen 156, 157 auf den kurvenförmigen Teil 155 aufzulaufen. An Stelle des Schneckenrades kann auch auf dem Schlitten 160 eine Mutter vorgesehen sein, die bei der Drehung der Schraubenspindel162 verschoben wird und dabei auf die Kurve 155 aufläuft.
Die Rolle 157 wird in gleicher Weise betätigt, doch besitzt die zugehörige Spindel 163 entgegengesetzte Steigung wie die Spindel 162, so dass die beiden Spindeln miteinander gekuppelt und in der gleichen Richtung gedreht werden können, wobei sich die Rollen einander nähern, während sie sich bei der Bewegungsumkehr voneinander entfernen.
Hinter der Pumpenreihe 146 kann noch eine zweite Pumpenreihe 164 angeordnet sein, die von einem gleichen Mechanismus auf der andern Seite der Arbeitsbank angetrieben wird. In diesem Fall kann der hintere Rahmenteil152 zum Antrieb der Kolben des zweiten Satzes beim Saughub verwendet werden. Ebenso kann der hintere Teil 165 des zweiten Rahmens den Antrieb der Kolben des ersten Satzes beim Saughub besorgen. In diesem Falle ist es nicht notwendig, Pumpen zu verwenden, bei welchen die Auswärtsbewegung der Kolben durch den Druck im Flüssigkeitszulauf herbeigeführt wird. Die Seiten-
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andern Rahmens nicht hinderlich zu sein.
Längs der Arbeitsbank kann jede beliebige Anzahl von Pumpenserien angeordnet sein. Die Antriebs- spindeln aller Gruppen können verbunden sein und durch einen einzigen Motor angetrieben werden. Der Antriebsmechanismus wird auf diese Weise vereinfacht ; auch wird an Raum gespart. Schliesslich besitzt die Anordnung der Pumpen mit Querkolben dieselben Vorteile, wie sie beim ersten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der einfachen Konstruktion, der Instandhaltung und Reinigung beschrieben worden sind.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist in den Fig. 12 und 13 veranschaulicht. Das Zulauf- rohr und die Umgangsleitung sind mit 119, 120 bezeichnet ; die Ventilkammer 121 liegt mit ihrer Achse quer zum Zulaufrohr. Die Pumpenzylinder 122, 123 liegen in der gleichen horizontalen Ebene wie die Ventilkammer zu beiden Seiten derselben. Die Zylinder sind parallel zur Achse der Ventilkammer angeordnet und erstrecken sich von der Mittellinie des Zulauf- und Rücklaufrohres nach entgegengesetzten Seiten. Die Bewegung des Steuerventils erfolgt beispielsweise durch einen Rahmen 125 mit Fortsatz 126, in den ein Stift 127 eingesetzt ist, der in die Ventilstange eingreift. Die andern Einzelheiten dieser Aus- führungsform bedürfen keiner Erklärung.
Werden die Pumpen, wie beschrieben, zu Gruppen vereinigt und von dem gleichen Antrieb bewegt, so ist es wünschenswert, die Förderung einer Pumpe unterbrechen zu können, ohne den Betrieb der andern Pumpen zu stören. Diesem Zweck dient das Rücklaufventil67. Soll die Förderung einer Pumpe abgestellt werden, so ist es nur nötig, das Ventil so einzustellen, dass die geförderte Flüssigkeit in die Umgangsleitung gelangt anstatt in den Auslauf.
Bezüglich des Steuerventils ist zu bemerken, dass durch die Verstellung aus der einen in die andere Lage der Kubikinhalt der Kammern innerhalb der Pumpe nicht geändert wird. Dies wird durch die Anordnung von Ausnehmungen erreicht, die beim normalen Betrieb mit Flüssigkeit gefüllt sind. Diese in den Ausnehmungen enthaltene Flüssigkeitsmenge wird mit dem Ventil transportiert, wenn es aus der Offen-in die Schliessstellung oder umgekehrt bewegt wird. Schliesslich ist auch die Ausgestaltung gemäss der Erfindung deshalb von Vorteil, weil das Ventil bewegt wird, während die Pumpenkolben stillstehen.
Bevor noch eine Pumpe den Förderhub beginnt, ist der Auslasskanal vollständig geöffnet, und es können daher keine Drosselungen eintreten, die die Gleichförmigkeit der Förderung beeinflussen würden.
Bei der Herstellung von künstlicher Seide aus Viskose befindet sich die spinnfertige Lösung in einem solchen Zustand, dass Erhärtung eintritt sowie sie mit Luft in Berührung kommt, und es ist wünschens- wert, dass ein solches Erhärten der Lösung an Teilen der Pumpe vermieden wird. Eine diesem Zwecke dienliche Anordnung ist in Fig. 17 schematisch dargestellt. Die Pumpen tauchen in eine Lösung, die das Erhärten der Viskose verhindert, ebenso auch Korrosionen der Pumpen und der mit ihnen verbundenen Teile hintanhält.
Die Pumpen sind mit 166 bezeichnet und an Leitungen 167 angeschlossen, die die Spinnlösung zuführen. 168 ist ein Behälter, in den die Pumpen untertauchen und der auf entsprechende Höhe mit einer verdünnten alkalischen Lösung, beispielsweise 1% kaustischer Sodalösung oder 1% Natriumkarbonatlösung gefüllt ist. Die Zuführung dieser Lösung erfolgt durch das Rohr 169 und die Ableitung durch die mittels eines Hahnes absperrbare Leitung 170. Es ist vorteilhaft, Hilfseinrichtungen vorzusehen, um die Temperatur des Bades auf gleicher Höhe zu halten, beispielsweise Rohre 171, durch welche ein Heiz-oder Kühlmittel zirkuliert, als welches Äthylchlorid und heisses Wasser verwendet werden kann.
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Die Verwendung voll alkalischer Lösung ist vorzuziehen, weil es ein Abfallprodukt der Fabrikation ist und leicht in der erforderlichen Konzentration hergestellt werden kann. Wird kaustische Soda verwendet, so soll die Konzentration nicht mehr als 1% oder nicht weniger als 10% betragen, weil andere Konzentrationen an Eisen und Stahl Korrosionen verursachen. Natriumkarbonat kann in jeder Konzentration bis 10% verwendet werden, ohne dass Korrosionen zu befürchten sind. Zur Vermeidung von Verunreinigungen des Bades durch in der Atmosphäre etwa enthaltenden Schwefelwasserstoffdampf od. dgl. wird das Bad vorteilhaft mit einer dünnen Mineralölsehicht abgedeckt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Aus mehreren Pumpen mit zyklisch schwankender Leistung bestehende Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass-eine der Pumpen von einer Nockenscheibe angetrieben wird, deren Form nach der Leistungskurve der andern Pumpen bestimmt wird und die die zugehörige Pumpe mit schwankender Geschwindigkeit antreibt, die eine Förderung von solcher Art veranlasst, dass die eigene Abweichung
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entgegenwirkt.
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Pump device, especially for the production of rayon.
The invention relates to a pumping device which, among other things, offers the advantage that the power is invariable in every time segment. This effect is of particular importance in the production of artificial silk. In order for the product to have the required uniformity, it is necessary that the spinning solution is always fed to the nozzle at a constant speed or under constant pressure.
It is desirable that the supply be continuous, unlike an embodiment in which a uniform pressure is achieved by using wide containers or the like; this makes it necessary to provide a pumping device which delivers the solution under uniform pressure or at uniform speed.
The delivery of the usual reciprocating pumps fluctuates and both the pressure and the speed change from moment to moment. The extent of the fluctuations can be reduced if several pumps are used which deliver into a common collecting vessel from which the spray nozzles are supplied. In this case, the pumps are arranged in such a way that the phases of the pressure strokes are shifted from one another. For example, if three single-acting pumps are driven by cranks, then the cranks u. offset m 1200 against each other; the fluctuations in the total delivery are probably not completely eliminated in this way, but they are much smaller than those of each individual pump.
However, this known arrangement makes it only possible to reduce the fluctuations, even if air tanks are used in the main line, but without being able to completely eliminate them.
The purpose of the invention is to eliminate the pressure fluctuations in the main line fed by several reciprocating or other pumps more completely than was previously possible through the use of an air chamber. It is a prerequisite that the individual pumps of the set have an intermittent and fluctuating delivery as before.
According to the invention, this is achieved by assigning a pump driven by a cam disk to one or more pumps with cyclically fluctuating power. whose shape is determined according to the performance curve of the other pumps and which drives the associated pump at a fluctuating speed. a delivery of this kind causes that-its own deviation from uniformity counteracts the deviations from uniformity of the output of the other pumps. Another feature of the pumping device is that the discharge channels of the pumps are separate and that each channel is connected to one end of a pump cylinder. The channels are connected in parallel and convey into a chamber common to all pumps.
The channels that lead from each pump to the common outlet are controlled by a valve which does not influence the cubic content of the pump filling during its shift into the open and closed position and is actuated by the pump drive during the pauses between the working strokes of the pump pistons.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. Fig. 1 shows a diagram which illustrates the power fluctuations of a pump or a pump assembly. FIG. 2 shows a power curve for each of the two pumps driven by cams, which counteract each other with regard to the power fluctuations. The
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5. FIG. 7 shows a vertical section through a group of pumps according to FIGS. 4-6 with the drive and FIG. 8 shows a plan view of FIG.
9 and 10 show in side view and cross-section how pump groups are assembled, FIG. 11 shows a vertical section through a pump according to a modified embodiment, FIG. 12 shows a horizontal section of a second embodiment, and FIG. 13 shows a section according to FIG Line 13-13 of FIG. 12. FIG. 14 schematically illustrates a drive for the pumps, FIG. 15 shows a section along line 15-15 in FIG. 14, FIG. 16 shows a section along line 16-16 in FIG 14 and 17 show a schematic representation of the arrangement of the pumps in an oil bath.
The determination of the cam disc, which will be described first. should, happens on the basis of the following considerations.
1 shows a curve whose abscissas (base line 20, 21) represent time and the ordinates represent the delivery speeds of the pump. The curve drawn at random corresponds pretty much to the practical case. The delivery of the pump begins at point 20 on the time abscissa. The speed increases up to the point in time 22, then remains constant during the time period 22, 23. It then decreases and becomes zero at time 24. The suction period corresponds to the time segment 24.25 during which the speed (power) remains zero. The cycle described is then repeated.
According to the curve shown, the delivery period 20, 24 is considerably longer than the suction period 24, 25, i. H. the pump has a slow delivery stroke and a fast suction stroke. It can also be seen that the performance accelerations are represented by crooked parts, because the mechanical drive of the parts makes it desirable to avoid sudden changes in speed.
The purpose of the invention is to make the supply to the nozzle fed by the pump uniform; The supply is advantageously made equal to the maximum output of the pump during the second section 22, 2. 3. The total output then corresponds to the straight line 26, 27.
The total output of the pump during time 20, 22 is represented by area 20, 28, 29, 30, 22, 20. If the total output is to be uniform and given by the line 26, 27, a second pump must be assigned to a pump whose delivery rate is given by the area between the curve 20, 29, 30 and the base line 20, 21, its total output the area between this curve and the horizontal line 26, 30 corresponds. Both delivery rates give as a sum the area 20, 26, 30, 22, the height of which is constant.
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which is designed so that the performance curve is given the shape shown.
According to a preferred embodiment of the invention, two pumps are used, both of which are driven by the same cam disks. In order to determine the cam disk, the desired uniform power curve 57, 58 is drawn in a coordinate system 55, 56 and 55, 57. A corresponding power curve is drawn within the area between the base lines 57, 58 and 55, 56, which has the same shape with regard to the base lines 57, 58 and 55, 56, that is, the same with regard to the center line between the two base lines Has wave crests and valleys.
The curve 59 represents the power curve of one pump with respect to the base line 55, 56 and also the power curve of the other pump with respect to the base line 57, 58; the cam disks of the two pumps are therefore identical. The angle adjustment of the discs results from the
The fact that the delivery period of one pump must begin and the output of the other pump begins to decline.
The shape of the cam disk can also be derived from the curve which shows the relationship between the total delivery (or piston stroke) and the time. Such a curve is shown in FIG. The times are plotted as abscissas (base line 130, 131) and the piston travel, measured from the outermost inner position, as ordinates 130, 132. The shape of the curve is such that the approximately straight line 133, 134 touches the two adjacent arcuate pieces at points 133, 184, while the two base lines are tangent at points 130 and 135.
From point 135 the curve remains for a short distance to point 136 with the baseline 130,
131 parallel. This curve piece indicates a pause at the end of the delivery stroke if the piston stands still during a period of time that is used to switch the valves. The suction stroke 136,
137, 138 goes on faster. The curve piece is tangent to lines 132 and 136, around a smooth
To achieve effect. The part 138, 139 of the curve coincides with the baseline and shows the
Period of time during which the piston stands still at the end of the suction stroke. This time period is used to return the valves to their initial position. For the design of the curve piece 136, 137, 138 for the suction stroke, only the consideration that the transmission works as gently as possible is decisive.
The diagram of the second pump is given by the line 140, 141, 142, 143, 144, 145: it is
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middle part of the conveying stroke moves at a constant speed.
A suitable arrangement of two pumps connected by cam disks, which is intended for pumping viscous liquids, is shown in FIGS. 4-] 0 of the drawing.
The housing 61 consists of a cast piece, the continuous central bore 62 of which receives the control valve. At the top and at the bottom there is a respective bore 63, 64, which the inlet or. Communication channel forms. The inlet pipe 63 is connected to the valve chamber through a vertical bore 65; on the other hand, the valve chamber is connected by a vertical bore 66 to a transverse channel in which a slide 67 which can be moved by hand is accommodated. The slide can be moved to the left with reference to FIG. 3, so that it is possible to connect the channel 66 to either the
Outlet 68 or to be connected to a vertical bore 69 which is connected to the bypass line 64.
As can be seen in FIG. 4, the outlet channel 68 is connected to an outlet 70 to which the spinneret is connected when the pump is used for the production of artificial silk. The
The displaceability of the slide 67 is limited by a pin 71 which engages in a slot 72 and thereby prevents the slide from rotating.
The pump cylinders are formed by elongated bores 73, 74 (Fig. 6), which the pistons 75,
76 record. The pistons are guided on the cylinder wall. The pistons are
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Chamber communicates with the valve chamber 62 (Figs. 5 and 6) through channels 79 in communication which traverse the housing.
The control valve consists of a cylindrical pin 80 which is fitted into the bore 62 and has extensions 81, 82 at the ends (FIG. 6) which are used for driving. The extension 82 is with a longitudinal slot? fitted with a pin on the body to prevent the valve from rotating. On the valve body 80 there are two recesses 84, 85 which alternately connect the inlet channel 65 with one or the other side of the transverse channel 79 and through this with one or the other pump chamber 73, 74. The recesses are arranged so that they can only take effect alternately, not at the same time.
In addition to the recesses 84, 85, two other recesses 86, 87 are provided on the valve body, which serve to connect the pump chambers to the outlet channel 66. The last-mentioned recesses extend over a greater part of the length of the valve than the recesses 81, 85 intended for the inlet, and they overlap in the longitudinal direction so that both pump chambers can be connected to the outlet at the same time.
The channels and chambers form, as the illustrated embodiment shows, straight through bores, the ends of which are closed by removable nipples. This makes it easier to keep the device clean, and at the same time also simplifies the drive so that the manufacturing costs are only low.
The operation of the device is as follows. The pistons 75, 76 are moved back and forth by cam disks, the shape of which is shown in FIG. In the position according to FIG. 6, the piston 75 has just started conveying at maximum speed, and the piston 76 has just stopped conveying. The valve 80 is now moved to the right with reference to FIG. 6 in order to bring the recess 84 with the channel 79 into alignment. The connection between the recess 86 and the outlet 66 and the transverse channel 79 is thereby interrupted, whereas the connection between the cylinder 73 and the outlet remains open due to the recess 87. As soon as the valve has finished moving, the piston 76 performs the rapid suction stroke to the right.
After the end of the suction stroke, during which a new batch has been drawn in from the inlet 63, the movement of this piston stops again in order to return the valve 80 to its initial position according to FIG. The piston 75 now slows down its movement, at the same time the piston 76 begins its pressure stroke, so that both pistons deliver at the same time. The total funding remains the same at all times. The simultaneous promotion continues with a delayed movement of the piston 75 until it has come to a standstill, and
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now stops while the valve is moved to the left again in order to establish the connection between the inlet and the cylinder 7.3 through the recess 85.
The piston 75 then performs its rapid suction stroke, then remains stationary in order to be able to bring the valve back into its starting position according to FIG. Meanwhile, the piston 76 is delivering at maximum speed. As the piston 75 begins the delivery stroke, the movement of the piston 76 slows so that the total delivery becomes uniform. The piston 76 finally reaches the end of the stroke and stops, whereby the cycle is ended and all parts have returned to the position according to FIG. If the cycle is repeated uniformly, the total delivery into the outlet is kept constant.
It is readily apparent that pumps which meet the requirements of the invention can be designed in many different ways. The arrangement shown, in which the pistons and valves
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as shown in FIGS. 7 and 8. In this system, several pump units are connected in series in such a way that each movable part of one unit is supported against the same part of the next unit and drives it. All inlet pipe 68 and bypass lines 64 are in a line and form a single channel which extends over the entire length of the unit. At the end of the row a special unit 88 is arranged which serves as a guide for the pistons 89, 90, 91, which are in line with the pistons and valves of the pumps.
The ends of the pistons carry rollers on which the cam disks 92, 93, 94 engage, so that the rotation of the disks causes the pushing movement of the pistons and valves. At the other end of the row, the pistons are supported against a hydraulic or elastic abutment 96, which causes the parts to move back at a speed given by the shape of the cam disks. The elastic abutment can be dispensed with if the parts are driven from both sides by cam disks. The cams are located at the ends of the row so that one set will move in one direction and the other will move in the other direction. Of course, the arrangement could also be such that the common drive is replaced by special drives for each pump unit.
The viscous liquid is fed to the unit through a connection piece 97 (FIG. 7), the bores of which are in communication with the channels 63, 64. The two connection channels are also connected to one another by a channel 98. At the other end of the unit there is a special piece 99 which has a similar connecting channel 100. An outlet channel closes on this connecting channel. MU, which can be shut off by a valve. A screw propeller or some other pumping device is accommodated in channel 98, which sets the liquid in channels 6, 3, 64 into circulation during operation in order to ensure the uniformity of the individual pumps.
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let into the pipe 97 and the line 6. 3 filled.
The liquid then rises through the channels 98, 100 and finally fills the channel 64. When the liquid rises, the entrained air will escape through the outlet 101, which is only closed when the liquid flows out. This ensures that there is no air in the liquid circuit and in the pumping device of line 98. This pump can be driven by the disk 102. After this pump has been started up, the cam disks that set the pump in motion are driven.
If the pumps are switched directly one after the other, as in the execution according to
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a rail 103 of its-shaped cross-section is attached into which the pump bodies fit. In the side wall of the rail holes are drilled, which are penetrated by the bolts 105 with appropriate play. The bolts are fitted into the washers 106 and 107, as well as into the pump body. When assembling the pumps are lined up exactly one behind the other and the bolts with loose washers 106, 107 are inserted. The washers are then tightened by the bolts 108 so that the position of each pump unit is fixed. By pulling out the bolts 105, each pump body can be lifted out for inspection and cleaning.
When it is reinserted, it only has to be brought in the required direction so that the bolt 105 can be pushed in again. This ensures that the pump body is in line with the other units.
In the embodiment according to FIG. 11, the pump cylinders are arranged transversely to the valve chamber. The pump body 109 contains three bores 110, 111, 112, which penetrate it lengthways and serve as an inlet valve chamber and bypass line. The pumps consist of pistons 113, 114 which move in the transverse bores 115, 116 communicating with the valve chamber 111. The valve 117 has the same design as in the first exemplary embodiment, as does the outlet with the control valve 118. This embodiment makes it possible to make the pump shorter in the direction of the inlet channel, so that more pumps can be accommodated on a given bench. The pistons protrude on both sides of the row and can be driven, for example, by the device according to FIGS. 14-16.
In these figures, the pumps are shown schematically and denoted by 146; 147 and 148 are the pistons protruding on both sides of the row. The row of pumps is enclosed by a frame 149 composed of the side parts 150, 151, 152 and 153. The inner wall 154 'of the front side part 150 is supported against the piston 147; the outer wall. Ma
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are arranged so that they can be moved in a straight line along the frame part 150, the frame of the curve 155 being moved accordingly and the piston 147 being displaced. A pin 158 is attached to the underside of the side part 132 and engages in a straight slot 159 and forms a guide for the frame 149.
The frame is thus guided at three points during its movement, namely the rollers 156, 157 and the pin 158.
As can be seen from FIG. 16, each roller sits in a slide 160 which is displaceable in a guide on the base plate. A worm wheel 161 is seated on the axis of each roller and meshes with a worm 162 that moves at a uniform rate. The rotational movement which the wheel 161 receives from the worm 162 causes the rollers 156, 157 to run onto the curved part 155. Instead of the worm wheel, a nut can also be provided on the slide 160, which nut is displaced when the screw spindle 162 rotates and runs onto the curve 155 in the process.
The roller 157 is operated in the same way, but the associated spindle 163 has the opposite pitch as the spindle 162, so that the two spindles can be coupled to each other and rotated in the same direction, the rollers approaching each other while they are in the Move reversals away from each other.
Behind the row of pumps 146, a second row of pumps 164 can also be arranged, which is driven by the same mechanism on the other side of the workbench. In this case the rear frame part 152 can be used to drive the pistons of the second set on the suction stroke. The rear part 165 of the second frame can also drive the pistons of the first set on the suction stroke. In this case it is not necessary to use pumps in which the outward movement of the pistons is brought about by the pressure in the liquid inlet. The pages-
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not to be a hindrance to another framework.
Any number of series of pumps can be arranged along the workbench. The drive spindles of all groups can be connected and driven by a single motor. The drive mechanism is simplified in this way; space is also saved. Finally, the arrangement of the pumps with transverse pistons has the same advantages as were described in the first exemplary embodiment with regard to simple construction, maintenance and cleaning.
A third embodiment of the pump is illustrated in FIGS. 12 and 13. The inlet pipe and the bypass line are designated 119, 120; the valve chamber 121 lies with its axis transversely to the inlet pipe. The pump cylinders 122, 123 lie in the same horizontal plane as the valve chamber on either side of the same. The cylinders are arranged parallel to the axis of the valve chamber and extend from the center line of the supply and return pipes to opposite sides. The control valve is moved, for example, by a frame 125 with an extension 126, into which a pin 127 is inserted, which engages in the valve rod. The other details of this embodiment do not require any explanation.
If the pumps are combined in groups, as described, and moved by the same drive, it is desirable to be able to interrupt the delivery of one pump without disturbing the operation of the other pumps. The return valve67 serves this purpose. If the delivery of a pump is to be switched off, it is only necessary to set the valve so that the delivered liquid reaches the bypass line instead of the outlet.
With regard to the control valve, it should be noted that the displacement from one position to the other does not change the cubic capacity of the chambers within the pump. This is achieved through the arrangement of recesses which are filled with liquid during normal operation. This amount of liquid contained in the recesses is transported with the valve when it is moved from the open to the closed position or vice versa. Finally, the configuration according to the invention is also advantageous because the valve is moved while the pump pistons are stationary.
Before another pump starts the delivery stroke, the outlet channel is completely open, and therefore no throttling can occur which would affect the uniformity of the delivery.
In the manufacture of artificial silk from viscose, the ready-to-spin solution is in such a state that hardening occurs as soon as it comes into contact with air, and it is desirable that such hardening of the solution on parts of the pump is avoided. An arrangement useful for this purpose is shown schematically in FIG. The pumps are immersed in a solution that prevents the viscose from hardening and also prevents corrosion of the pumps and the parts connected to them.
The pumps are designated 166 and are connected to lines 167 which supply the spinning solution. 168 is a container in which the pumps are submerged and which is filled to the appropriate height with a dilute alkaline solution, for example 1% caustic soda solution or 1% sodium carbonate solution. This solution is supplied through the pipe 169 and the discharge through the line 170, which can be shut off by means of a tap. It is advantageous to provide auxiliary devices to keep the temperature of the bath at the same level, for example pipes 171 through which a heating or cooling medium circulates as which ethyl chloride and hot water can be used.
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The use of fully alkaline solution is preferable because it is a by-product of manufacture and can easily be made in the required concentration. If caustic soda is used, the concentration should not be more than 1% or not less than 10% because other concentrations of iron and steel cause corrosion. Sodium carbonate can be used in any concentration up to 10% without fear of corrosion. To avoid contamination of the bath by hydrogen sulfide vapor or the like contained in the atmosphere, the bath is advantageously covered with a thin layer of mineral oil.
PATENT CLAIMS:
1. A device consisting of several pumps with cyclically fluctuating power, characterized in that one of the pumps is driven by a cam disk, the shape of which is determined according to the power curve of the other pumps and which drives the associated pump at a fluctuating speed, which delivers such nature causes its own deviation
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counteracts.