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Kolbenpumpe zum Fördern von Spinnflüssigkeit Die Erfindung betrifft
eine Kolbenpumpe zum Fördern von Spinnflüssigkeit, insbesondere von Viscose, mit
parallel oder radial zur Achse der Zylindertrommel in dieser angeordneten Kolben,
bei welcher für den Saug-und Druckhub besondere - Hubkurven vorgesehen sind, zwischen
denen die Kolben geführt sind. ` Beim Betrieb von Spinnpumpen wird ein sehr hoher
Gleichförmigkeitsgrad verlangt. Schwankungen der Fördermenge von -h i '/o sind für
die Fadenerzeugung schon schädlich. Die Gleichförmigkeit der Fördermenge hängt nun
lediglich vom Druckhub der Kolben ab und nicht vom Saughub. Der Saughub kann nach
beliebigem Gesetz, also mit beliebiger Geschwindigkeit erfolgen, und zwar sogar
mit Unterbrechungen, vorausgesetzt, daß die erforderliche Flüssigkeitsmenge angesaugt
wird.
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Hauptbedingung für die Erzielung einer gleichförmigen Fördermenge,
d. h. für die Erzeugung eines gleichmäßig dicken Fadens, ist, daß der normale Druckhub
der Kolben mit der Geschwindigkeit \ull beginnt. Dies ist jedoch nur in dem Fall
zu erreichen, daß der normale Druckhub der Kolben ohne axiales Spiel erfolgt, d.
h. daß die Kolben während des ganzen Druckliebes durch die Druckhubkurve zwangsläufig
und stetig bewegt werden.
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Infolge der Abnutzung der Teile des Kolbenantriebes ist - jedoch immer
ein gewisses axiales Spiel -vorhanden, welches, wenn keine Vorkehrungen zum Ausgleich
dieses axialen Spieles getroffen sind, zur Folge hat, daß der Druckhub jeweils mit
einer gewissen Verspätung, also nicht mit der Geschwindigkeit Null beginnt.
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Zum Ausgleich des vorher erwähnten axialen Spiels wurden bisher federnde
Zwischenglieder verwendet, durch welche die Kolben entweder mittelbar oder unmittelbar
beständig an die Druckhubkurve angedrückt werden. Solche Federn haben aber den Nachteil,
daß sie einen großen zusätzlichen Druck auf die Antriebsglieder ausüben und somit
eine große Abnutzung dieser Glieder zur Folge haben. - Außerdem sind sie, wie alle
Federn überhaupt, nicht genügend zuverlässig, weil sie nicht zwangsläufig arbeiten.
Sie haben auch den Nachteil, daß sie leicht durch die Spinnflüssigkeit verharzen,
und zwar namentlich im Verlauf einer Betriebspause.
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Die Erfindung besteht darin, daß zur Erreichung des Beginns des normalen
Druck-Imbes mit der Geschwindigkeit Null die Saughubkurve über das Ende des normalen
Saugliebes
hinaus erhöht und die Druckhubkurve auf der dieser Erhöhung gegenüberliegenden Strecke
vertieft ist, so daß der Kolben mit der Druckhubkurve bereits zum Anliegen gelangt,
während der Zylinder -noch mit der Saugleitung in Verbindung steht, und claß die
Druckhubkurve unmittelbar vor Beginn des normalen Druckhubes senkrecht zur Kolbenachse
verläuft.
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reim Erfindungsgegenstand wird daher jeder Kolben beim Saughub weiter
zurückbewegt, als dein Beginn des die Fördermenge bestimmenden' normalen Druckhubes,
entspricht, und zwar wird der Kolben, während der- zugehörige Zylinder noch mit
dein Saugkanal in Verbindung steht, d. h. vor dem Abschluß des Zylinders durch die
Bewegung des Steuergliedes, also auch vor Beginn des normalen Druckhubes, so weit
zurückbewegt, daß die zusätzlich angesaugte Flüssigkeitsmenge vor Beginn des normalen
Druckhubes in den Saugkanal zurückgedrückt wird. Beim Erfindungsgegenstand_-ist
daher unter Vermeidung der früher gebräuchlichen Feder, die sich aus den olaen dargelegten
Gründen praktisch nicht bewährt hat, das Kolbenspiel beibehalten, jedoch an eine
unschädliche Stelle verlegt, d. h, an eine Stelle des Umlaufs der 'Zylindertrommel,
an welcher der Kolben noch mit dem Saugkanal verbunden ist.
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Bei der Anordnung nach der Erfindung erfolgen alle Kolbenbewegungen
zwangsläufig, also mit großer Sicherheit und unter Vermeidung des obenerwähnten
zusätzlichen Druckes, der durch die früher gebräuchlichen Federn auf den Kolben
ausgeübt wurde.
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Durch die Kolbenpumpe nach der Erfindung ist der Vorteil erreicht,
daß schon vor Beginn des die Fördermenge der Pumpe bestimmenden, mit der Geschwindigkeit
Null beginnenden normalen Druckhubes der Kolben ohne Spiel an der Druckkurve anliegt
und dann dieser Kolben unter Einfluß seiner Reibung im Zylinder und des hydrostatischen
Förderdruckes während des ganzen Druckhubes an der Druckkurve verbleibt. Auf diese
Weise ist beim Erfindungsgegenstand eine gleichförmige Flüssigkeitsförderung erzielt.
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Bei ventillosen Pumpen für Brennstoff-oder Ölförderung mit umlaufendem
Steuerschieber und axial darin beweglichem, durch Kurvenbahnen gesteuertem Kolben
ist es bekannt, die Kurvenbahn für den Saughub durch die freien Enden verstellbarer
Schrauben derartig zu bilden, daß die Gesamtheit dieser Schraubenenden die Saugkurve
ergibt. Durch diese Anordnung ist bezweckt, die Kurvenbahn für den Saughub leicht
regelbar und auswechselbar zu machen. Die bekannte Anordnung ist jedoch nicht dazu
geeignet, die Gleichförmigkeit der Flüssigkeitsförderung zu verbessern.
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Es ist ferner hei Brennstoffeinspritzpumpen finit durch eine \lockenwelle
angetriebenem Kolben bekannt, die Einspritzung, d. h. die Förderung in den Druckkanal,
also den normalen Druckhub, erst dann, wenn der Kolben eine erhebliche Geschwindigkeit
erreicht hat, beginnen zii lassen, indem ein Teil der angesaugten Flüssigkeit durch
einen vom Kolben gesteuerten Kanal in die Saugleitung zurückgedrückt wird. Bei dieser
bekannten Pumpe wird ferner ein Teil der angesaugten Flüssigkeit am Ende des Druckhubes
ebenfalls durch einen vom Kolben gesteuerten Kanal in die Saugleitung zurückgedrückt.
Durch das Zurückdrücken eines Teils der angesaugten Flüssigkeit vor Beginn des Druckhubes
und am Ende dieses Druckhubes ist bei der bekannten Einspritzpumpe bezweckt, einen
schleichenden Beginn bzw. eine schleichende Beendigung der Einspritzung zu vermeiden.
Demgegenüber wird bei der Pumpe nach vorliegender Erfindung ein Teil der angesaugten
Flüssigkeit vor dem mit der Anfanäsgeschwindigkeit Null beginnenden normalen Druckhub.
in die Saugleitung zurückgedrückt, um das axiale Spiel ,der zwischen den obengenannten
Hubkurven geführten Kolben unschädlich zu machen.
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Auf der Zeichnung ist eine Kolbenpumpe nach der Erfindung in einer
Ausführungsform dargestellt, und zwar zeigen: Fig. i eine -schematische Abwicklung
der Hubkurven einer bekannten Kolbenpumpe zum Fördern von Viscose, Fig. :2 eine
schematische Abwicklung der Hubkurven einer Pumpe nach der Erfindung mit verschiedenen
Stellungen eines Kolbens, ' Fig. 3 eine Ausführungsform der Kolbenpumpe nach der
Erfindung im Längsschnitt, Fig. a eine Ansicht. der Steuerfläche -des vorderen Deckels
mit den Steuerkanälen der Pumpe nach Fig. 3: - _ In Fig. i ist die obenerwähnte
bekannte Kolbenpumpe mit zur Führung -des Kolbens dienenden Hubkurven veranschaulicht,
bei welcher das axiale Kolbenspiel mit Hilfe einer Feder unterdrückt wird. Der Deckel
3 der Pumpe mit der Steuerfläche 25, dein Saugkanal 17 und dem Druckkanal 18, ferner
die Saugkurve ii und die Druckkurve 8 sind abgewickelt. Außerdem ist der Kolbenantrieb,
und zwar nur für einen Kolben 7', schematisch dargestellt. Dieser Kolben -leitet
un-. mittelbar auf der Druckkurve B. Die seitliche \asc 13 des Kolbens gleitet auf
der Saul;-. kurve i i.- Auf dein Kolben ;' ist eine Büchse 28 verschiebbar angeordnet.
Diese Büchse trägt die vorher erwähnte \asQ 13. Zwischen der ßüclisc#. 28
und dem festen :\nsclilag.a@7
des Kolbens ist eine Schraubenfeder
3o angeordnet, welche die Nase 13 gegen die Saugkurve i i uiiel den Kolben gegen
die Druckkurve 8 drückt, so daß das axiale Spiel zwi.-:ehen (lein Kolben und der
Druckkurve ausgeglichen ist.
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Die I@:inrieiitung nach Fig. i ist beispielsweise für Spinnpumpen
nicht brauchbar, weil die Kraft der Fecie r 30 nicht ausreicht, uni die durch
Viscoseverhärtung in den Zylindern festgesetzten Kolben zu bewegen. Es handelt sich
hierbei um einen Druck von 50 kg und mehr. Wenn ein Kolben schwer
geht, wird im Saughub seine Feder zusammengedrückt, und es entsteht Spiel zwischen
Kolben und Druckkurve, was große Unregelmäßigkeiten zur Folge hat.
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In Fig.2 ist eine Kolbenpumpe nach der Erfindung veranschaulicht.
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Es sind wiederum der Deckel 3 der Pumpe mit einer Steuerfläche
a5, dem Saugkanal 17 und dem Druckkanal 18, ferner die Saughubkurve ii und die Druckhubkurve
8 abgewikkelt sowie der- Kolbenantrieb schematisch dargestellt. Außerdem sind verschiedene
Stellungen I bis VIII des Kolbens 7 angegeben. Dieser Kolben 7 gleitet nach Fig.
2 unmittelbar auf der Druckhubkurve B. Die .Nase 13 gleitet auf der Saughubkurve
ii.
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Es sei angenommen, daß infolge Abnutzung der gleitenden Teile ein
axiales Spiels vorhanden ist. Der Kolben bewegt sich in der Abwicklungsdarstellung
mit der Zylindertrommel 5 von links nach rechts, während der Deckel 3 mit den Steuerkanälen
17 und i8 sowie die Kurven i i und 8 stillstehen. Die Druckhubkurve 8 ist aus einem
ansteigenden Kurventeil I bis III, einer geraden StreckeIII bis IV, einem abfallenden
Kurventeil IV bis VI, einem ansteigenden Kurventeil VI bis VIII und einer geraden
Strecke VIII bis I zusammengesetzt. Die Saughubkurve i i ist eine Äquidistante zur
Kurve B. Mit a ist die Länge des normalen Druckhubes bezeichnet, welcher die Fördermenge
der Pumpe bestimmt; a + b ist die Länge des Saughubes, welcher also
um die Strecke b länger ist als der normale Druckhub a. Von VI bis VIII steilst
die Druckhubkurve 8 wieder an, während der Zylinder noch mit- dein Saugkanal 17
in Verbindung steht, so daß der im Hubteil b angesaugte Flüssigkeitsüberschuß in
(IenSaugkanal17 zurückgedrückt -,vird. Wenn der Kolben in die Stellung VIII gelangt
ist, enthält der "Zylinder genau die Flüssigkeitsmenge, die iin normalen Druckhub
a gefördert werden muß, und wird durch den Deckel 3 # ab- ,e schlossen. Von VIII
bis I steht der Kolben still, liegt aber an der Kurve 5 an, weil er bei VII anfing,
die vorgenannte Kurte zu berühren. Der Kolben gleitet weiter ton VII1 bis III auf
der Kurve 8, so daß der normale Druckhub 1 bis 11I, Nvelcher die hördernienge bestimmt,
genau gesetzmäßig ohne Spiel erfolgt. Hierbei bleibt die Nase 13 von der Kurve ii
um das Spiels entfern, und zwar `his V, wo der Saughub 'beginnt. Der ganze Hub beträgt
also a + b-s. Der Kolben steht still von VIII bis I, von III bis V und VI bis V11.
Bei I beginnt der normale. Druckhub mit der Geschwindigkeit Null.
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Das axiale Spiel s kann durch fortschreitende Abnutzung den Wert b
erreichen, ohne daß die gesetzmäßige Förderarbeit, die nur von dem der senkrechten
Entfernung a entsprechenden Drucklaub 1 his III abhängt, irgendwie beeinflußt wird.
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Im folgenden soll nunmehr die in Fig.3 und .4 dargestellte Ausführungsform
der Kolbenpumpe nach derErfindung beschrieben werden.
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Diese Pumpe ist eine Mehrkolbenpumpe mit axialen Hubkurven 8, i i
und unilaufender Zylindertrommel. Die Pumpe weist ein Gehäuse i (Fig. 3.) mit zwei
aufgeschraubten Deckeln z und 3 auf. Der Deckel 3 dient als Lager für die Welle
4 und enthält die Steuerkanäle. Im Gehäuse i dreht sich die von der Welle .4 angetriebene
Zylindertrommel 5, welche die einzelnen zur Pumpenachse parallelen Zylinderbohrungen
6 enthält. In diesen Bohrungen bewegen sich die Kolben 7..
Am hinteren Deckel
:3 des Gehäuses befindet sich die gegen Drehung gesicherte Druckhubkurve 8, auf
welcher die in der Zylindertrommel 5 verschiebbar geführten Gleitbolzen e9 gleiten.
Diese Gleitbolzen drücken auf die Kolbenköpfe io. ' Bei der Drehung der' Zylindertrommel
werden die Kolben 7 für den Druckhub vorwärts bewegt, indem die Gleitbolzen o auf
der Hubkurve 8 auflaufen. Die Rückbewe-. gung, d. h. der Saughub der Kolben wird
durch die axiale Hubkurve ii bewirkt, die durch Stifte gegen Verdrehen gesichert
ini Gehäuse gehalten ist. Auf dieser Hubkurve gleiten die Enden der in Nuten 24
der ZN -lindertrommej 5 geführten Gleitklötze 13, die mit ihren Nasen 14
gegen die Kolbenköpfe io drücken, wodurch die Kolben beim Saughub gegen die 'Gleitbolzen
9 bewegt und die Gleitbolzen gegen die Druckkurve 8 zurückbewegt werden.
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Die Antriebswelle 4. hat einen kugelförmigen Ansatz 15. Durch die
Feder 16 wird dieser Ansatz gegen die Zylindertroniniel 5 und diese gegen die Steuerfläche
=5 des 1)ccl;els 3 angedrückt, wobei die Feder 16 mittels eines Federtellers
26 und einer Ktigcl 2; a111 Dckkel a abgestützt ist, Der Deckel 3 enthält
an der Steuerfläche :25 einen Sangkanal 17 und einen Druckkanal 18 @Filr.4).
Die ciiizelnc-ii
Zylinderbohrungen 6 der Trommel 5 werden hei der.
Drehung abwechselnd mit diesen beiden Steuerkanälen in Verbindung gebracht. Die
Zylindertrommel wirkt also zugleich als drehschieberartiges Steuerglied. Die Flüssigkeit
tritt bei i9 in die Pumpe ein, gelangt durch die Kanäle 2o und 21 in den Saugkanal
17 und aus diesem in die Zylinder 6. Sie wird dann durch die Kolben 7 in den Druckkanal
18 gedrückt und tritt durch den Kanal 22 bei 23 aus der Pumpe aus.
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Die Hubkurven 8 und ii (Fig. 3) sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht, derartig
ausgebildet, daß die Saughubkurve i 1 über das Ende des normalen Saughubes a (Fig.
2) hinaus erhöht und die Druckhubkurve 8 über den Beginn des normalen Druckhubes
a (Fig. 2) hinaus entsprechend vertieft ist. Infolgedessen wird die nach Beendigung
des normalen Saughubes zusätzlich angesaugte Flüssigkeitsmenge vor Beginn des normalen
Druckhubes in den Saugkanal 17 zurückgedrückt.
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Die Bauart der Pumpe könnte auch eine ganz andere als die dargestellte
sein, z. B. könnten die Kolben radial angeordnet sein und von radialen Kurven bewegt
' werden. Die Trommel könnte stillstehen, und es könnte ein besonderer Drehschieber
oder Flachschieber vorbanden sein, der sich 'zusammen mit den Hubkurvcn drehen würde.