[0001] Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe mit Hydromotor zur Förderung, oder
Zufuhr einer Flüssigkeit von dem Volumen des Antriebsmediums proportionaler Menge.
[0002] Die Erfindung betrifft im weiteren einen Hydromotor, hauptsächlich zum Antreiben
einer Flüssigkeitspumpe.
[0003] In der Praxis müssen in zahlreichen Fällen zwei, oder mehrere, in ihren Eigenschaften
unterschiedliche Flüssigkeiten volumenproportional miteinander vermischen. Die Aufgabe
lässt sich im allgemeinen auf zwei Weisen lösen, und zwar durch in der Zeit intermittente,
oder in der Zeit kontinuierliche Flüssigkeitsbeimischung. Das Verfahren hängt von
der Menge der zu vermischenden Flüssigkeiten ab.
[0004] Beim intermittenten Verfahren, das sinngemäß nicht in allen Fällen anwendbar ist,
werden die zu vermischenden Komponenten zuerst getrennt gemessen, und dann zum Beispiel
in einem Behälter vermischt.
[0005] Bei dem kontinuierlichen Verfahren werden in der Regel der im Rohr strömenden Flüssigkeit
die notwendigen Komponenten zugemischt. In der Praxis ist dies-letzteres das meist
angewandte, was auch dadurch bewiesen ist, daß es zahlreiche solche Anlagen zur Zufuhr
bekannt sind.
[0006] Diese Anlagen lassen sich in zwei grosse Gruppen aufteilen.
[0007] .In die Gruppe gehören die Anlagen - diese sind die meist verbreiteten -, bei denen
eine Zufuhrvorrichtung mit Motor-, oder elektromagnetischem Antrieb zur Anwendung
kommt.
[0008] Die Zufuhrvorrichtung darf aus Kolben, oder Membranenpumpe bestehen. Ein wichtiges
Merkmal ist für diese Anlagen, daß die volumenproportionale Zufuhr getrennt durch
Steuer-, oder Regeleinheit durchgeführt wird.
[0009] Sehr viele Ausführungsformen sind von Anlagen solchen Types bekannt.
[0010] In die andere, zweite Gruppe gehören die Zufuhrvorrichtungen, oder Mischanlagen,
bei denen die unterschiedlichen Komponenten unter Ausnutzung der Energie der strömenden
Flüssigkeiten vermischen werden. Die meist bekannte Vorrichtung solchen Types funktioniert
nach dem Prinzip der Saugstrahlpumpe.
[0011] Die Anlagen beider Gruppen haben wesentliche Nachteile. Die Zufuhrvorrichtungen mit
Injektor sind für die Veränderungen des Druck- und Volumenstromes der Antriebsflüssigkeit
sehr empfindlich, ihr Wirkungsgrad ist niedrig, sie lassen. sich beim verhältnismässig
niedrigen Gegendruck anwenden.
[0012] Die Zufuhrvorrichtungen mit Motor-, oder Magnetenantrieb bedürfen äusserer Energiequelle,
sind vom komplizierten Aufbau, ihre Instandhaltung und Reparatur können nur vom susgebildeten
Fachmann durchgeführt werden.
[0013] Getrennter Mess- und Regeleinheit bedarf es bei veränderlichen Flüssigkeitsvolumenstromen
zur Aufrechthaltung des gegebenen Volumenverhältnisses.
[0014] Die Zielsetzung der Erfindung liegt in der Ausgestaltung solcher Anlage zur Beseitigung
der vorher aufgezählten Nachteile der bekannten Zufuhranlagen, die für eine genau
festgelegte volumenproportionale und kontinuierliche Zufuhr von zwei, oder mehreren
Flüssigkeiten mit voneinander unterschiedlichen Eigenschaften automatisch, ohne jede
äussere Steuerung und Anwendung äusserer Energiequelle geeignet ist.
[0015] Dem die Zielsetzung verwirklichende erfinderische Gedanke liegt einerseits die Erkenntnis
zugrunde, daß zur Zufuhr solche, miteinander verbundene Kolbenmaschinen -- den Hydromotor
und die PAmpe - angewandt werden, dessen Hubvolumenverhältnis mit dem Volumenverhältnis
der gewünschten Flüssigkeit gleich ist, anderseits, daß der Hydromotor mittels der
einen zu vermischenden Flüssigkeit betrieben vird.
[0016] Die nach dem erfinderischen Gedanke ausgebildete Flüssigkeitspumpe mit Hydromotor
zur Förderung, oder Zufuhr einer von dem Volumen des Antriebmediuma proportionaler
Menge ist so ausgebildet, daß die Welle des Hydromotors mit der Welle der Pumpe durch
einen das Volumenverhältnis des Antriebmediums und des zu fördernden Mediums regelnden
Hublängestellmechanismus verbunden ist.
[0017] Vorteilhaftes Merkmal kann für eine günstige Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Flüssigkeitspumpe mit Hydromotor sein, wenn der Hublängestellmechanismus für die eine
von der Welle der Pumpe und der Welle des Hydromotors eine verstellbar befestigte
Übertragungswelle und für die andere ebenfalls verstellbar befestigte Stellhülse hat.
[0018] Eine zweckmässige Ausführungsform kann für die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe
mit Hydromotor sein, wenn die Übertragungswelle die Bohrung der Stellhülse passiert,
an ihrem Ende ein Anschlagring befestigt ist.
[0019] Eine weitere günstige Ausführungsform für die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe
mit Hydromotor besteht darin, daß die Welle der Pumpe oder die Welle des Hydromotors
eine für die Aufnahme der Stellhülse geeignete Kammer hat.
[0020] Eine vorteilhafte Ausführungsform für die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe mit
Hydromotor wird dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagring eine sich während der
Bewegung der Übertragungswelle in einer Richtung am Boden der Kammer anstützende Stirnfläche,
sowie eine sich während der Bewegung der Übertragungswelle in anderer Richtung am
Ende der Stellhülse anliegende Schulter hat.
[0021] Der dem erfinderischen Gedanke entsprechende Hydromotor, hauptsächlich zum Antreiben
einer Flüssigkeitspumpe ist auf die Weise ausgestaltet, daß er seine Funktion steuernden
Steuerschieber, diesen Steuerschieber bewegenden, sich um ein Schiebergelenk verdrehenden
Betätigungsarm, diesen Betätigungsarm drehenden ersten und zweiten Aushebearm, zwischen
den ersten und zweiten Aushebearm befindlichen, mit diesen durch ein Gleitergelenk
verbundenen Gleiter, Gleiterleitstange, an der Welle des Hydromotors angesetzte, den
ersten Aushebearm betätigende erste Ausheberolle, weiters den zweiten Aushebearm betätigende
zweite Ausheberolle, das Umschalten des Steuerschiebers fördernde Betätigungsfeder,
Federstützhülse, federstützenden Anschlagring, sowie an der Welle des Hydromotors
ausgebildeten ersten und zweiten Anschlag hat.
[0022] Für den Hydromotor kann es ein wesentliches Merkmal bilden, wenn die Gleiterleitstange
durch eine in der Welle des Hydromotors ausgebildete vom Hub des Hydromotors längere
Öffnung geführt ist..
[0023] Eine mögliche Ausführungsform für den Hydromotor besteht darin, daß die erste Ausheberolle
und die zweite Ausheberolle an der Welle des Hydromotors im dem Hub des Hydromotors
entsprechenden Abstand befestigt sind.
[0024] Die Erfindung wird zunächst anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Zeichnung
näher dargelegt. In der Zeichnung sind
Figur 1 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe mit Hydromotor
im Drucktakt;
Figur 2 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe mit Hydromotor
im Saugtakt;
Figur 3 die Funktion des Richtungsänderungsmechanismuses für den erfindungsgemäßen
Hydromotor; und
Figur 4 die Konstruktion des Hublänge-Stellmechanismuses.
[0025] Die Flüssigkeitspumpe mit Hydromotor nach unserem Ausführungsbeispiel bildet eine
Zufuhrvorrichtung für Chemikalien, die Wasserenthärter von bestimmter Menge und Volumenverhältnis
in durch eine Rohrleitung strömende Wasser zuführt. Das in der Rohrleitung strömende
Wasser strömt in seiner ganzen Menge den Hydromotor 1 gleichzeitig denselben betreibend
durch. Das Reagens wird von der Pumpe 25 zugeführt, die mit dem Hydromotor 1 durch
den Hublängestellmechanismus 29 so verbunden, daß sie dadurch das Volumenverhältnis
des Betriebsmediums, d.h. des Wassers, d.h. des Enthärters regelt.
[0026] Der Hydromotor 1 in Figur 1 hat Einfliessöffnung 5, Ausfliessöffnung 6, Kolben 2,
Welle 3, die Bewegungsrichtung des Kolbens 2 bestimmenden Steuerschieber 4 und Verbindungsraum
8. Der Verbindungsraum 8 ist durch das erste Verbindungsrohr 9 mit dem Raum des Zylinderkopfes
la verbunden. Der unter dem Kolben 2 befindliche Raum ist mit dem an der Ausführung
der Welle 3 des Hydromotors 1 befindlichen Raum durch das zweite Verbindungsrohr 10
verbunden.
[0027] Die Welle 3 des Hydromotors 1 ist durch den Hublängestellmechanismus 29 mit der Pumpenwelle
28 der Pumpe 25 verbunden. Die Pumpe 25 von bekannter Ausführung hat Kolben 26, Saugventil
27a und Druckventil 27b. Die Saugseite stehen mit dem Chemikalienbehälter und die
Druckseite mit der Ausfliessöffnung.6 des Hydromotors 1 durch Rohrleitung in Verbindung.
Wie es aus der Figur 4 ersichtlich ist, schliesst sich die Übertragungswelle 30 in
die im Ende der Pumpenwelle 28 befindliche Gewindebohrung an und eine Versatzmutter
34 gewährt ihre Lage.
[0028] In die im Ende der Welle 3 des Hydromotors 1 befindliche Bohrung schliesst sich eine
Stellhülse 31 durch Gewinde an, deren Lage ebenfalls durch eine Vorsatzmutter 34 besichert
ist. Der am Ende der durch die Stellhülse 31 durchgeführten Übertragungswelle 30 befestigte
Anschlagring 32 kann sich in der Kammer 33, zwischen dem die Kammer abgrenzenden Kammerboden
33a und der Hülsenschulter 31a frei so lange bewegen, bis die Stirnfläche 32a, oder
die anliegende Schulter 32b an ihn nicht anschlagen.
[0029] Nach Figur 2 hat der Steuerschieber 4 Dichtungen 4a, Schiebergelenk 16, sich dazu
anschliessenden Betätigungsarm 11, an den Betätigungsarm 11 befestigten ersten 12
und zweiten Aushebearm 13, Gleiter 14. Der Gleiter 14 ist auf der Gleiterleitstange
15 angeordnet. In dem Steuerschieber 4 befinden sich das Umschalten des Steuerschiebers
4 befördernde Betätignngsfeder 20, zusammen mit der Federstützhülse 21 und Anschlagring
22. Auf der Welle 3 des Hydromotors sind der erste Anschlag 23 und der zweite Anschlag
24 starr befestigt, die zur Vorspannung der Betätigungsfeder 20 dienen.
[0030] Ebenfalls befinden sich die erste Ausheberolle 18 und die zweite Ausheberolle 19
auf der Welle 3 des Hydromotors verstellbar.
[0031] Die Funktion der Zufuhrvorrichtung nach unserem Ausführungsbeispiel wird anhand Figuren
1, 2 und 3 dargelegt.
[0032] In dem Drucktakt nach Figur lbewegt das durch die Einfliessöffnung 5 hineinströmende
Wasser den Kolben 2 des Hydromotors in Richtung links, so presst er das im Zylinderkopf
la befindliche Wasser durch das erste Verbindungsrohr 9, den Verbindungsraum 8 und
die Ausfliessöffnung 6 aus. Während der Linksbewegung der Welle 3 des Hydromotors
erreicht die zweite Ausheberolle 19 den zweiten Aushebearm, wie es in Figur 3a ersichtlich
ist. Bei einer Weiterbewegung nach Figur 3b wird der zweite Aushebearm 13 davor gestosst
und so wird der Gleiter 14 auf der Gleiterleitstange 15 nach oben versetzt. Hach Erreichen
gewisser Höhe setzt sich des Schiebergelenk 16 ebenfalls nach links in Bewegung, wenn
es die Gleiterleitstange 15 überholt hat, so bewegt sich der Gleiter 14 nach unten,
wie es in Figur 3c ersichtlich ist. Das Umschalten des Steuerschiebers 4 schliesst
sich mit dem in Figur 3d dargestellten Zustand ab.
[0033] Den Verlauf des Umschaltens des Steuerschiebers 4 befördert die Betätigungsfeder
20.
[0034] Bei Linksbewegung der Welle 3 des Hydromotors stosst der zweite Anschlag 24 an die
Federstützhülse 21, wobei sich die letztere anachliesaend auf die Schulter 4a des
Steuerschiebers 4 anlegt. Weil sich der zweite Anschlag 24 weiter nach links bewegt,
drückt er die Betätigungsfeder 20 zusammen. Unmittelbar nach Anfang des Zusammendrückens
erreicht die zweite Ausheberolle 19 den zweiten Aushebearm 13, der nach vorher beschriebenen
den Gleiter 14 und das Schiebergelenk 16 bewegt, das zum Steuerschieber 4 befestigt
ist. Im in Figur 3b dargestellten Zustand tritt die Betätigungsfeder 20 in Funktion,
die den Steuerschieber 4 auch dann nach links versetzt, wenn die Berührung zwischen
dem zweiten Aushebearm 13 und der zweiten Ausheberolle 19 schon aufhörte. Im Saugtakt
nach dem Umschalten des Steuerventils 4 verbindet sich die Einflieasöffnung 5 mit
dem Zylinderkopf la durch die Einfliessbohrungen 5a, Verbindungsrum 8 und das erste
Verbindungsrohr 9. Das einströmende Wasser versetzt den Kolben 2 des Hydromotors rechts
und das vorher beschriebene Prozess spielt sich in entgegengesetzter Richtung ab.
[0035] Die Zufuhr vom Reagens erfolgt auf solche Weise, daß bei der Linksbewegung der Welle
3 des Hydromotors die Hülsenschulter 31a der ins Ende der Welle eingeschraubten Stellhülse
31 an die anliegende Schulter 32 des Anschlagringes 32 stösst und die Pumpenwelle
28 mit sich bringt. Die die Zufuhr vom Reagent durchführende Pumpe 25 saugt so Reagent
auf.
[0036] Bei einer Bewegung des Hydromotors 1 in eingegengesetzter Richtung drückt sich der
Kammerboden 33a der Kammer 33 der Welle 3 des Hydromotors auf die Stirnfläche 32a
und schiebt vor sich die Pumpenwelle 28 mit dem Kolben 26 der Pumpe vor sich nach
rechts. Dadurch entsteht ein Drucktakt in der Zufuhrpumpe und sie führt das Reagent
dem Wasser zu.
[0037] Infolge der Konstruktion des Hydromotors mit Kolben bestimmen der Durchmesser des
Kolbens, die Hublänge und die minutliche Hubanzahl die Menge der durchströmenden Flüssigkeit
genau. Die Menge vom der Flüssigkeit gegebenen Volumens beizumischenden Reagent lässt
sich durch das Hubvolumen einer Zufuhrpumpe von ebenfalls solcher Drehzahl feststellen.
Das Hubvolumen lässt sich auf zwei Weisen, durch den Durchmesser des Kolbens und die
Hublänge verändern. Die Aufgabe des Hublängestellmechanismus ist einerseits die Wellen
des Hydromotors und der Zufuhrpumpe zu verbinden, andererseits den genauen Hub der
Zufuhrpumpe einzustellen.
[0038] Prüft man die Figur 4, so lässt sich es sehen, daß es zwei Extremitäten möglich sind,
wenn die Stellhülse 31 in die Welle 3 des Hydromotors eingeschraubt wird, so kann
der Anschlagring 32 an die Stirnfläche 33a angedrückt werden und so wird die Welle
der Zufuhrpumpe starr verbunden. Die Hublänge wird bei beiden natürlich dieselbe sein.
Wenn als zweite Extremität die Stellhülse 31 so weit ausgeschraubt wird, daß die Tiefe
der Kammer 33 mit dem Hub des Hydromotors gleich, oder davon grösser wird, so wird
sich die Zufuhrpumpe nicht bewegen.
[0039] Zwischen den zwei Extremitäten besteht die Möglichkeit für die Einstellung des gewünschten
Hubvolumenverhältnisses durch eine Feinregelung. Der Hub des Hydromo tors 1 lässt
sich durch Lageänderung der ersten 18 und zweiten Ausheberolle 19 auf der Welle 3
des Hydromotors getrennt regeln.
[0040] Von deren Lage hängt nämlich es ab, in welcher Lage des Kolbens 2 des Hydromotors
der Steuerschieber 4 umschaltet.
[0041] Aus dem Ausführungsbeispiel Iässt es sich ersehen, da die erfindungsgemä3e Flüssigkeitspumpe
mit Hydromotor es mit hoher Genauigkeit und Sicherheit ermöglicht, daß entsprechend
den technologischen, gesundheitsschützenden und sonstigen Anförderungen in irgendeine
Flüssigkeit eine andere Flüssigkeit, Reagent zugeführt werden kann.
[0042] Mit dem Hydromotor lassen sich auch mehrere Pumpen verbinden. Die auf solche Weise
ausgestalltete Anlage lässt sich bis zu einem gegebenen maximalen Volumenstrom direkt,
während bei von dem grösseren Volumenströmen in Teilstromschaltung in Betrieb halten.
[0043] Die Schaltungsweise ermöglicht die Anwendung der erfindungagemäßen Anlage in einem
sehr breiten Volumenstrombereich.
[0044] Unsere Erfindung beschränkt sich auf die im Ausführungsbeispiel dargelegte Wasserbehandlung
nicht, sondern sie ist für Abwasserbehandlung, landwirtschaftliche Bewässerung, Prozesse
in chemischer und Lebensmittelindustrie und im allgemeinen überall dort anwendbar,
wo die Aufgabe im kontinuierlichen Vermischen unterschiedlicher Flüssigkeiten nach
Volumenverhältnis besteht.
[0045] Ein besonderer Vorteil davon besteht darin, daß sie für Druck- und Volumenstromveränderung
unempfindlich ist, weil die Zufuhr von zwangsläufiger Art ist. Bei hohem Gegendruck
lässt sich sie auch benutzen, sie bedarf keiner Hilfsenergie und die Instandhaltung
der Anlage ist auch einfach. Wenn die Einstellung der Hublänge automatisiert wird,
so lässt sich die erfindungsgemäße Anlage als ein Durchführungsorgan irgendeiner Einrichtung
in Betrieb halten.
Liste der Bezugszeichen
[0046]
1 Hydromotor
la Zylinderkopf
2 Kolben des Hydromotors
3 Welle des Hydromotors
4 Steuerschieber
4a Dichtung
4b Schulter
5 Einfließöffnung
5a Einfließbohrung
6 Ausfließöffnung
7 Überführungsöffnung
8 Überführungsraum
9 erstes Verbindungsrohr
10 zweites Verbindungsrohr
11 Betätigungsarm
12 erster Aushebearm
13 zweiter Aushebearm
14 Gleiter
15 Gleiterleitstange
16 Schiebergelenk
17 Gleitergelenk
18 erste Ausheberolle
19 zweite Ausheberolle
20 Betätigungsfeder
21 Federstützhülse
22 Anschlagring
23 erster Anschlag
24 zweiter Anschlag
25 Pumpe
26 Kolben der Pumpe
27a Saugventil
27b Druckventil
28 Pumpenwelle
29 Hublängestellmechanismus
30 Übertragungselle
31 Stellhülse.
31a Hülsenschulter
32 Anschlagring
32a Stirnfläche
32b anliegende Schulter
33 Kammer
33a Kammerboden
34 Vorsatzmutter
l. Flüssigkeitspumpe mit Hydromotor zur Förderung, oder Zufuhr einer Flüssigkeit von
dem Volumen des Antriebsmediums proportionaler Menge, dadurch gekennzeichnet, daß
die Welle (3) des Hydromotors (1) mit der Welle (28) der Pumpe (25) durch einen das
Volumenverhältnis des Antriebsmediums und des zu fördernden Mediums regelnden Hublängestellmechanismus
(29) verbunden ist.
2. Flüssigkeitspumpe mit Hydromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Hublängestellmechani smus ( 29) für die eine von der Welle (28) der Pumpe (25) und
der Welle (3) des Hydromotors (1) eine verstellbar befestigte Übertragungswelle (30)
und für die andere ebenfalls verstellbar befestigte Stellhülse (31) hat.
3. Flüssigkeitspumpe mit Hydromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Übertragungswelle (30) die Bohrung der Stellhülse (31) passiert, an ihrem Ende ein
Anschlagring (32) befestigt ist.
4. Flüssigkeitspumpe mit Hydromotor nach Anspruch 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (28) der Pumpe (25) oder die Welle (3) des Hydromotors (1) eine für
die Aufnahme der Stellhülse (31) geeignete Kammer (33) hat.
5. Flüssigkeitspumpe mit Hydromotor nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlagring (32) eine sich während der Bewegung der Übertragungswelle (30)
in einer Richtung am Boden (33a) der Kammer (33) anstützende Stirnfläche (32a), sowie
eine sich während der Bewegung der Übertragungswelle (30) in anderer Richtung am Ende
(31a) der Stellhülse (31) anliegende Schulter (32b) hat.
6. Hydromotor, hauptsächlich zum Antreiben einer Flüssigkeitspumpe, dadurch gekennzeichnet,
daß er seine Funktion steuernden Steuerschieber (4), diesen Steuerschieber (4) bewegenden,
sich um ein Schiebergelenk (16) verdrehenden Betätigungsarm (11), diesen Betätigungsarm
(11) drehenden ersten und zweiten Aushebearm (12, 13), zwischen den ersten und zweiten
Aushebearm (12, 13) befindlichen, mit diesen durch ein Gleitergelenk (17) verbundenen
Gleiter (14), Gleiterleitstange (15), an der Welle (3) des Hydromotors (1) angesetzte,
den ersten Aushebearm (12) betätigende erste Ausheberolle (18), weiters den zweiten
Aushebearm (13) betätigende zweite Ausheberolle (19), das Umschalten des Steuerschiebers
(4) fördernde Betätigungsfeder (20), Federstützhülse (21), federstützenden Anschlagring
(22), sowie an der Welle (3) des Hydromotors (1) ausgebildeten ersten und zweiten
Anschlag (23, 24) hat.
7. Pumpe mit Hydromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleiterleitstange
(15) ein in der Welle (3) des Hydromotors (1) ausgebildete vom Hub des Hydromotors
(1) längere Öffnung geführt ist.
8. Pumpe mit Hydromotor nach Anspruch 3, oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Ausheberolle (18) und die zweite Ausheberolle (19) an der Welle (3) des Hydromotors
(1) im dem Hub des Hydromotors (1) entsprechenden Abstand befestigt sind.