DE208422C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Flüssigkeitspumpen mit Druckluftantrieb und Eintauchkesseln, bei welchen das Treibmittel in beliebiger Entfernung von den Eintauchkesseln gesteuert wird, sind bekannt. Dieselben kennzeichnen sich im allgemeinen dadurch, daß das Öffnen des an jedem der Kessel befindlichen Einlaß- oder Fuß Ventils zwangläufig durch eine unter dem Druck des Treibmittels stehende Membran erfolgt.

ίο Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckmembranen-Antrieb für Kolbenpumpen, bei dem der Kolben einer Flüssigkeitskolbenpumpe durch mit dieser in geeigneter Weise verbundene, an Kammern luftdicht angeschlossene, abwechselnd unter dem Druck eines Treibmittels (Dampf, Preßluft, Gas oder Flüssigkeitssäulendruck variabler Höhe) stehende Membran hin und her bewegt wird, wobei die Steuerung des Treibmittels in beliebiger Entfernung von der Kolbenpumpe erfolgen und die Flüssigkeitspumpe die Flüssigkeit aus beliebiger .Tiefe auf beliebige Höhe fördern kann. '

Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß bei Verwendung von Dampf, Preßluft oder Gas als Treibmittel dieses entweder direkt abwechselnd in die Membrankammern geleitet wird oder' unter Vermittlung hydraulischen Gestänges abwechselnd auf die Membranen wirkt.

Bei den bisher bekannt gewordenen Fernantrieben für Flüssigkeitskolbenpumpen unter - Verwendung hydraulischen Gestänges wird ferner das letztere durch einen in einem Zylinder hin und her bewegten Treibkolben in reziprozierende Bewegung gesetzt. Dieses hat den Nachteil, daß bei der Saugperiode des erwähnten Treibkolbens das hydraulische Gestänge der Kolbenbewegung nur innerhalb der Maximalsaughöhe (etwa 8¹Z₂ ^m) folgt.

Auch ist ein Fernantrieb der erwähnten Art bekannt geworden, bei dem während der Saugperiode des Treibkolbens das hydraulische Gestänge dem ersteren nicht lediglich durch die Saugwirkung des Treibkolbens, sondern durch den Druck der Förderwassersäule im Steigrohr auf den Differentialkolben der Flüssigkeitspumpe folgt. Dieses hat den Nachteil, daß die Steigrohrleitung nicht unerheblich höher über das Niveau, auf welchem sich der Treibkolben befindet, geführt werden muß, um bei der Saugperiode des Treibkolbens die Reibungswiderstände des Differentialkolbens der Flüssigkeitspumpe an den Zylinderwandungen zu überwinden, sowie daß während dieser Periode die Förderflüssigkeit sich im Steigrohr senkt und dadurch die Leistung der Pumpe beeinträchtigt wird.

Ferner ist ein Druckmembranen-Antrieb zum Treiben einer Kolbenpumpe, z. B. einer Kessel-Speisepumpe, bekannt geworden, bei dem die Druckmembrankammern an das Dampf- usw. Eintritts- und das Dampfaustrittsrohr einer Dampfmaschine, eines Gasmotors oder eines hydraulischen Motors mittels Röhren angeschlossen sind, um durch die Druckunterschiede des Dampfes, des Gases oder des Eintritts- und Austrittswassers in den Einlaß-

und Auslaßröhren eine Hin- und Herbewegung der Membranen und des mit diesen verbundenen -Kolbens einer Pumpe zu bewirken. Dieser Apparat muß indessen mit der Dampfmaschine,. dem Motor usw. direkt verbunden sein, da bei Aufstellung in nennenswerter Entfernung von der betreffenden Maschine die ■ Steuerungsorgane derselben nicht mehr ord- ' nungsmäßig arbeiten und dadurch sowohl der

ίο Gang der Pumpe wie der Maschine selbst beeinträchtigt bzw. unterbrochen wird.

Die Anordnung bzw. der Antrieb vorliegender Erfindung vermeidet nun die sämtlichen Mißstände der bekannten Einrichtungen.
'15 In der beiliegenden Zeichnung ist ein solcher Druckmembranen-Antrieb, bei dem als Treibmittel Flüssigkeitssäulendruck variabler Höhe dient, in einer beispielsweisen Ausführung in Ansicht mit teilweisem Schnitt dargestellt.

Die die Druckmembrankammern d, ä_x abschließenden, entsprechend groß gewählten Druckmembranen b, O₁ bestehen aus einer oder mehreren aufeinandergelegten runden undurchbrochenen, durch Walken mit Kröpfung versehenen und auf beiden Seiten mit einer Schicht Weichen Gummis überzogenen Scheibe von Rindleder oder sonst geeignetem Material. ■ Die Druckmembranen übertragen ihre Hubbewegung mittels der Hebel β, e_x auf die KoI-benstange g der Pumpe f ev. auch einer anderen ι Arbeitsmaschine, indem die gabelförmig ausgebildeten, gekröpften Hebelenden der Hebel e, e_x auf die mit der Kolbenstange g fest verschraubten Druckstützen k und I abwechselnd einen Druck ausüben, und zwar Hebel e in der Richtung von oben nach unten, Hebel % in entgegengesetzter Richtung. Hierdurch kann die durch die Führungen i und h geführte Kolbenstange g und damit der KoI-ben 0 der Pumpe f hin und her bewegt und somit Flüssigkeit aus dem Saugrohr m angesaugt und in das Druckrohr η hineingedrückt werden. Die Druckmembrankammern d, ä_x stehen ihrerseits mittels der 'das hydraulische Gestänge darstellenden, mit Flüssigkeit gefüllten Zuleitungen a, c mit der im oberen Teile der Zeichnung dargestellten Steuerungs-. vorrichtung zur Herstellung zweier Flüssigkeitssäulen variabler Höhe in Verbindung. Die Rohrleitungen a, c erhalten gleiche vertikale Längen (Höhen), um einen gleichmäßigen Wassersäulendruck auf beide Druckmembranen auszuüben, wobei der vertikalen Entfernung der beiden Druckmembranen voneinander Rechnung zu tragen ist. In der Zeichnung sind die oberen Enden der erwähnten Rohrleitungen a, c daher auf ungleichem Niveau angeordnet; indessen kann die Anordnung auch auf gleichem Niveau erfolgen, wenn der Gegenflansch der unteren Membran O₁ einen etwas geringeren Innendurchmesser erhält. Die Enden der Rohrleitungen a, 0 sind mit je einem Stück biegsamen Rohres p, P₁ (Metallschlauches, Gummispiralschlauches o. dgl.) biegsam, d. h. umlegbar gemacht und um je eine Achse q, q_x drehbar gelagert. An die biegsamen Rohre p, P₁ sind mittels der in q, q₁ drehbar gemachten hohlen Verbindungsstücke die Rohrenden s, S₁ angeschlossen, welch letztere mit ihrem oberen Ende in die mit Einfüllöffnung und Verschlußkappe versehenen geschlossenen Behälter r, T₁ münden. Die Verschlußkappen werden nicht luftdicht aufgeschraubt, damit die atmosphärische Luft Zugang zu den Behältern erhält. Die Behälter oder Sammelkessel r, Y₁, welche zweckmäßig einen etwa doppelt so großen Rauminhalt haben, als die Raumverdrängung der Druckmembran bei Ausführung der Hubbewegung ausmacht, haben den Zweck, beim Niedergehen das . von der betreffenden Membran rückläufig verdrängte Treibwasserquantum in sich aufzunehmen, um die vertikale Höhe der betreffenden Treibwassersäule zu vermindern.

Die Wirkungsweise dieses Antriebapparates ist folgende:

Die Membrankammern werden mit Glyzerin gefüllt, um den Gummiüberzug der Membranen geschmeidig zu erhalten, während die Rohrleitungen a, c, p, P₁, s, S₁ sowie ein Teil der Innenräume der' Sammelbehälter r, Y₁ mit Wasser gefüllt werden.

Durch Umlegen (Senken) der die Sammelbehälter γ, r_x tragenden Rohrenden s, S₁ erfolgt eine Verkürzung, durch Wiederaufrichten derselben eine Wiederherstellung der Wassersäulenhöhe. Durch abwechselndes Senken und Heben der Leitungsenden um einen Winkel von 90 ° derart, daß während das eine Rohrende s in die horizontale Lage gesenkt, das andere Rohrende S₁ in die vertikale Stellung gehoben wird, wird die eine oder die andere Druckmembran abwechselnd unter größeren Wassersäulendruck gebracht. Dieser abwechselnd auf die obere und untere Druckmembran wirkende Druckunterschied dient zum Betätigen der Druckmembranen und der Flüssigkeitskolbenpumpe.

Das Triebwasserquantum bleibt unverändert, da das beim Zusammenziehen der Druckmembran rückläufig verdrängte Wasser sich in dem Sammelbehälter am Ende des gesenkten Rohrendes sammelt, während es beim Ausdehnen der Druckmembran (Wiederherstellen der Wassersäulenhöhe durch Wiederaufrichten des Rohrendes) den dadurch erweiterten Raum der Druckmembrankammer ausfüllt.

Der Antrieb geschieht in der durch die Zeichnung dargestellten beispielsweisen Aus- ■ führung durch Vor- und Rückwärtsdrehen der Seiltrommel t, um welche das mit den Sammelbehältern r, Y₁ verbundene, über die festen

Rollen u geführte Seil derart geschlungen ist, daß beim Umdrehen der Seiltrommel das eine Leitungsende gehoben wird, während sich das andere Leitungsende in der gleichen Zeit senkt. Die Leitungsenden mit den Sammelbehältern werden hierbei um 90 ° geschwenkt. Sodann erfolgt, um den Hubwechsel herbeizuführen, eine Umdrehung der Seiltrommel in entgegengesetzter Richtung. Bei 45 ° Schwenkung tritt hierbei eine Ausgleichung des an der Seiltrommel (Seilrad) wirkenden Zuges ein. Zur Verhinderung des Stoßes beim Eintreffen der Sammelbehälter r, Y₁ in die horizontale Lage können die Stützen v, O₁ und die Puffer w, W₁ ' vorgesehen werden.

Zur Erzielung eines möglichst gleichmäßigen Ganges kann außerdem bei χ und X₁ je ein doppelarmiger, um eine Achse drehbarer Hebel y, y₁ derart angeordnet werden, daß beim Niederführen der Behälter während des letzten Drittels des beschriebenen Kreisbogens der eine Hebelarm auf eine Feder drückt, wodurch ein entsprechender Gegendruck erzielt wird.

Die vorstehend beschriebene Anordnung der Steuerung mit umlegbaren Rohrenden sowie der damit verbundenen Sammelbehälter eignet sich besonders zur frostfreien Aufstellung in einer Grube, während die Seiltrommel t oberhalb der Grube aufgestellt werden kann.

Selbstredend können Änderungen betreffs

■ des Hebens und Senkens der Rohrenden s, S₁ und der Sammelkessel r, Y₁ in der Weise eintreten, daß letztere unter Fortfall der Achseh q, q_x bzw. der dadurch drehbar gemachten hohlen Verbindungsstücke sowie der Hebel y, y\ in vertikaler Richtung heb- und senkbar sind. Zu diesem Zwecke werden die in der Erde frostfrei verlegten Leitungen a, c so geführt, daß' ihre oberen Enden in eine unterhalb der Antriebstelle hergestellte Grube münden, in welcher der Anschluß der entsprechend lang gewählten Schläuche p, P₁ an die oberen Enden der Leitungen a, c erfolgt. Beim vertikalen Heben und Senken der Sammelbehälter r, V₁ hebt und senkt sich der entsprechend lang gehaltene Schlauch p, P₁ in der entsprechend tief gehaltenen' Grube, während die Seiltrommel - oberhalb der Grube Platz finden kann. -

An Stelle der Hin- und Herbewegung der Seiltrommel mittels Handbetrieb· kann auch eine rotierende Antriebbewegung in der Weise erzielt werden, daß an Stelle der Seiltrommel eine Kurbelwelle tritt, welche zwei Arme, je einen an jedem Ende, trägt, die im Winkel von 180 ° zueinander versetzt sind. Jeder Arm trägt an seinem äußersten Ende eine kleine Querachse, auf welcher ein Karabinerhaken drehbar angebracht ist. An Stelle des einen Seiles treten dann zwei Seile, welche, jedes mit einem der Karabinerhaken einerseits und einem der Sammelkessel anderseits verbunden ist.

Die Kurbelwelle kann dann mittels Kreuzkopfes und Pleuelstange in Umdrehung gesetzt werden.

Auch kann das Heben und Senken der umlegbaren Rohrenden s, S₁ durch auf der Welle befestigte unrunde Scheiben oder in sonst geeigneter Weise erfolgen.

Die Anordnung der Membranen b, I₁ und der Membrankammern d, A₁ kann auch nebeneinander geschehen; ebenso kann die Pumpe zwischen den Membrankammern oder unter denselben angeordnet sein.

An Stelle der in der Zeichnung dargestellten zwei Hebel e, e_x zur Übertragung der Bewegung der Membranen auf die Pumpe kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß die Membrankammern in einem Gestell übereinander angeordnet werden, so daß beide Membranen durch eine Verbindungsstange und mit derselben durch Gelenkstücke verbundenen Querhebel die Bewegung der Membranen auf die Pumpe übertragen.

An Stelle einer doppeltwirkenden Saug- und Druckpumpe kann bei gebohrten Röhrenbrunnen auch eine mittels eisernen Gestänges mit dem erwähnten Querhebel verbundene Saug- und Hebepumpe betrieben werden. .

Die Steuerung des dampf-, gas- oder luftförmigen Treibmittels erfolgt zweckmäßig durch eine Ventilsteuervorrichtung, welche einerseits mit den Zuleitungen c, a, anderseits mittels Rohrleitung mit der Quelle des'Treibmittels (Dampfkessel, Preßluftkessel, Gaskessel, Heißluftbehälter, Luftpumpe) verbunden ist. Wird hierbei hydrauliches Gestänge in den Leitungen c, α verwendet, so werden außerdem zwei nach außen geschlossene, ortsfeste Sammelbehälter je einer in die Leitungen c, a zwischen der Ventilsteuerung und dem hydraulischen Gestänge bzw. den Leitungen c, a eingeschaltet. Diese haben den Zweck, das jeweils von der Membran beim Rückschlag verdrängte Treibwasser aufzunehmen. Die ortsfesten Sammelbehälter können mit luftdicht verschließbarer Einfüllöffnung sowie außerdem jeder mit Ablaßhahn versehen sein, um bei Verwendung von Dampf als Treibmittel das Kondenswasser aus den erwähnten Sammelbehältern ablassen zu können.

Das dampf-, luft- oder gasförmige' Treibmittel hat dann nur die Zuleitung vom Dampfkessel, Gaskessel usw. zur Ventilsteuerungsvorrichtung, sowie die kurzen Verbindungs- · leitungen zwischen der Ventilsteuerungsvorrichtung und den erwähnten beiden ortsfesten Sammelkesseln sowie diese selbst zu füllen. Die Ventilsteuerungsvorrichtung kann an einem geeigneten Platze, z. B. im Kesselhause, im Fabrikraume, Wohnraum 0. dgl. aufgestellt

und die Antriebswelle derselben durch Transmission, Motor oder Handbetrieb in Umdrehung gesetzt werden.

Schließlich kann bei entsprechend großen Durchlässen der Steuerungsventile die Ventilsteuerung auch an eine Hochdruckwasserleitung angeschlossen und durch dieselbe das Pumpwerk zum Fördern einer Flüssigkeit betrieben werden.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Druckmembranen-Antrieb für Kolbenpumpen, gekennzeichnet durch die Verbindung der Druckmembran mit einer Steuerungsvorrichtung, wobei durch letztere der Einlaß und Auslaß des dampf-, gas-, luftförmigen oder flüssigen Treibmittels in beliebiger örtlicher, horizontaler oder vertikaler Entfernung vom Pumpenantrieb bewirkt wird.

2. Ausführungsform des Druckmembranen-Antriebs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmembran durch komprimierte Luft, Heißluft, Dampf oder Gas unter Vermittlung einer Ventilsteuerungsvorrichtung für das Treibmittel ■ angetrieben werden.

3. Ausführungsform des Antriebs nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmembran durch den Druck von Flüssigkeitssäulen variabler Höhe in der Weise angetrieben werden, daß sie durch Heben und Senken geeig- ' Tneter, mit. dem hydraulischen Gestänge durch biegsame Rohre verbundener Flüssigkeitsbehälter abwechselnd unter einen größeren und einen kleineren Druck des Treibmittels gelangen.

4. Ausführungsform des Antriebs nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heben und Senken der Flüssigkeitsbehälter durch Umlegen und Wiederaufrichten der durch drehbar gelagerte hohle Verbindungsstücke die Verbindung zwischen diesen Behältern und den biegsamen Röhren des hydraulischen Gestänges bildenden starren mit der Treibnüssigkeit gefüllten Rohre erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.