DE102004004358A1

DE102004004358A1 - Piston pump, has cylinder with leak opening providing communication between working chamber and ambient atmospheric pressure during portion of piston stroke

Info

Publication number: DE102004004358A1
Application number: DE200410004358
Authority: DE
Inventors: Gary S. Plymouth Hueppchen
Original assignee: Thomas Industries Inc
Current assignee: Thomas Industries Inc
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2004-10-14
Also published as: US20040184937A1; CN1526948A

Abstract

The pump has a housing (12) defining an internal cavity in which a cylinder is disposed. The cylinder has a leak opening (44) providing communication between a working chamber and an ambient atmospheric pressure during a portion of a piston stroke. The leak opening is located such that it is between the piston head and the valve head for the majority of the piston stroke.

Description

Diese Anmeldung beansprucht Priorität aus der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/446 322, eingereicht am 6. Februar 2003.This Registration claims priority from the provisional US application no. 60/446 322, filed February 6, 2003.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Diese Erfindung betrifft Kolbenpumpen und insbesondere betrifft sie Hochdruck- bzw. Vakuumpumpen mit verbesserter Wiederstartbarkeit.This This invention relates to piston pumps and more particularly relates to high pressure or vacuum pumps with improved re-startability.

Bestimmte Pumpanwendungen erfordern, dass die Pumpe in Ein-/Ausschalt-Zyklen arbeiten. Bei Hochdruck- oder Vakuumanwendungen kann in der Größenordnung von 100 psi oder mehr das Luftvolumen in der Arbeitskammer bzw. den Arbeitskammern des Pumpzylinders bzw. der Pumpzylinder den Hin- und Herlauf des Kolbens bzw. der Kolben signifikant derart beeinträchtigen, dass ein Wiederstarten der Pumpe ein großes Drehmoment erfordert. Hierbei eingesperrte Luft kann den Pumpenantriebsmotor übermäßig belasten und vorschnellen Motorverschleiß hervorrufen, ein schwieriges, inkonsistentes und gestörtes Wiederstarten hervorrufen oder teure Motoren mit höherem Startdrehmoment notwendig machen.Certain Pumping applications require the pump to operate in on / off cycles. At high pressure or vacuum applications can be on the order of 100 psi or more the volume of air in the working chamber or the working chambers the pump cylinder or the pump cylinder the reciprocating of the Affect piston or the piston significantly so that restarting the pump requires a large torque. in this connection trapped air can overload and accelerate the pump drive motor excessively Cause engine wear, cause a difficult, inconsistent and disturbed restart or expensive engines with higher Make starting torque necessary.

Es sind auch zahlreiche Versuche unternommen worden, das Wiederstarten problemloser oder konsistenter zu machen. Eine technische Lösung sieht vor, einen größeren Motor zu verwenden, der für den normalen Betrieb signifikant zu groß ist, der jedoch ein hohes Startdrehmoment bereitstellt, das ausreicht, den Widerstand der eingesperrten Zylinderluft zu überwinden. Eine weitere signifikant wirksamere Technik besteht darin, einen Leckage-Pfad an der Ansaugöffnung (oder der Auslassöffnung, wenn Vakuum angesaugt wird) in der Ventilplatte der Pumpe zu erzeugen. Dies kann dadurch erfolgen, eine Innenseite der Ventilplatte an der Ansaugöffnung schräg zu stellen, so dass das Klappenventil zur Steuerung der Strömung durch die Öffnung nicht vollständig schließt und die Ansaugöffnung verschließt, woraufhin ein Zylinder-Schwellendruck erreicht wird. Diese Technik erlaubt es, dass ein Antriebsmotor mit relativ geringem Drehmoment (der dadurch kostengünstiger ist) verwendet werden kann. Dies erfordert jedoch eine ziemlich teure und zeitaufwendige maschinelle Bearbeitung der Ventilplatte zur Bildung der Schrägfläche. Außerdem kann hierdurch das Klappenventil am Ansaugende ermüden und der Durchsatz der Abluftströmung kann signifikant verringert werden, was für bestimmte Anwendungen ungeeignet ist, die spezifische bzw. minimale Durchsätze erfordern.It Many attempts have been made to restart to make it easier or more consistent. A technical solution sees before, a bigger engine to use that for the normal operation is significantly too large, but a high Provides starting torque sufficient, the resistance of the overcome caged cylinder air. Another significantly more effective technique is one Leakage path at the intake (or the outlet opening, if Vacuum is sucked in) in the valve plate of the pump to produce. This can be done by an inside of the valve plate the suction opening aslant so that the flap valve to control the flow through the opening not completely includes and the suction port closes, whereupon a cylinder threshold pressure is reached. This technique allows a drive motor with a relatively low torque (thereby cheaper is) can be used. However, this requires a pretty good deal expensive and time-consuming machining of the valve plate for the formation of the inclined surface. In addition, this can the flap valve at the suction end tire and the flow rate of the exhaust air flow can be significantly reduced, which is unsuitable for certain applications which require specific or minimum throughputs.

Es besteht deshalb ein Bedarf an einer Hochdruck-/Vakuumpumpe mit verbesserter Wiederstartbarkeit.It There is therefore a need for a high pressure / vacuum pump with improved Relaunch.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung stellt eine Kolbenpumpe mit einem Gehäuse bereit, das einen internen Hohlraum festlegt, in welchem ein Zylinder angeordnet ist, der einen zylindrischen Durchsatz festlegt, in welchem ein Kopf eines Zylinders hin- und herläuft, um das Volumen einer Arbeitskammer des Zylinders zu verändern. Der Zylinder weist eine Leckageöffnung auf, die eine Kommunikation zwischen der Arbeitskammer und einem Umgebungsatmosphärendruck während zumindest eines Teils eines Kolbenhubs bereitstellt.The present invention provides a piston pump with a housing which defines an internal cavity in which a cylinder is arranged is that defines a cylindrical flow rate, in which a Head of a cylinder back and forth runs around to to change the volume of a working chamber of the cylinder. Of the Cylinder has a leakage opening on, a communication between the working chamber and a Ambient atmospheric pressure while at least part of a piston stroke provides.

Die Leckageöffnung ist derart angeordnet, dass sie zwischen dem Kolbenkopf und dem Ventilkopf während des größten Teils des Kolbenhubs zu liegen kommt. Bevorzugt weist die Leckage öffnung eine Mittenlinie auf, die in einer Ebene liegt, welche die Wellenachse und die Mittenlinie des Zylinders bevorzugt parallel zur Wellenachse und senkrecht zur Zylinder-Mittenlinie schneidet. Die Leckageöffnung ist außerdem neben einem oberen Ende des Zylinders innerhalb eines Abstands von weniger als etwa 0,2 Inch angeordnet; stärker bevorzugt liegt ihre Mitte etwa 0,05 Inch vom oberen Ende des Zylinders entfernt. Der Kolbenkopf umfasst eine Dichtung, die mit einem Innendurchmesser des Zylinders gleitend zusammenpasst. Das Zentrum der Leckageöffnung sollte nicht mehr als etwa 0,1 Inch, bevorzugt etwa 0,05 Inch, unter der Kolbenbodendichtung zu liegen kommen, wenn der Kolben sich im oberen Totpunkt befindet, so dass der Kolbenboden an der Öffnung vorbei läuft, und diese in der Nähe des Totpunkts vorübergehend verschließt.The leakage opening is arranged so that it is between the piston head and the Valve head during most of it the piston stroke comes to rest. Preferably, the leakage opening has a Center line, which lies in a plane which the shaft axis and the center line of the cylinder is preferably parallel to the shaft axis and perpendicular to the cylinder centerline cuts. The leakage opening is in addition adjacent an upper end of the cylinder within a distance of arranged less than about 0.2 inches; more preferably, its center is about 0.05 inches from the top of the cylinder. The piston head includes a seal with an inside diameter of the cylinder sliding match. The center of the leakage opening should not exceed about 0.1 inch, preferably about 0.05 inch, below the piston crown gasket come to rest when the piston is at top dead center, allowing the piston head to pass the opening running, and these nearby of dead center temporarily closes.

Die Leckageöffnung kann unterschiedlich groß sein und unter einer mehr weniger großen Distanz vom Oberende des Zylinders für verschieden bemessene Zylinder angeordnet sein. Größe und Ort der Leckageöffnung sind üblicherweise unabhängig von dem Kolbenhub. Üblicherweise erhöht eine Vergrößerung der Leckageöffnung die zuverlässige Wiederstartbarkeit und verringert den Durchsatz der Pumpe, während eine Anordnung der Leckageöffnung weiter entfernt von der Oberseite des Zylinders (wobei in diesem Fall die Kolbendichtung im Totpunkt zu liegen kommt) die zuverlässige Wiederstartbarkeit verringert und den Durchsatz erhöht. Ungeachtet der Zylindergröße sollte die Leckageöffnung eine ähnliche Größenordnung aufweisen und näher zum oberen Ende des Zylinders als zum unteren Ende zu liegen kommen.The leakage opening can be different sizes and at a less distant distance from the top of the Cylinders for be arranged differently sized cylinder. Size and location of leakage opening are common independent of the piston stroke. Usually elevated an enlargement of the leakage opening the reliable one Restartability and reduces the throughput of the pump while a Arrangement of the leakage opening farther away from the top of the cylinder (being in this Case the piston seal comes to a dead center) the reliable restartability is reduced and increases throughput. Regardless of the cylinder size should the leakage opening a similar Magnitude exhibit and closer come to lie to the upper end of the cylinder as the lower end.

Die erfindungsgemäße Pumpe mit der Leckageöffnung in dem Zylinder ermöglicht ein Ausströmenlassen des Arbeitsgases aus dem Zylinder zur Außenseite des Zylinders. Das Ausströmenlas sen erfolgt diskontinuierlich derart, dass der bevorzugte Ort für die Leckageöffnung ein solcher ist, dass der Kolbenboden an der Leckageöffnung von unten nach oben bei jedem Hub zum Totpunkt hin vorbeiläuft. Dieses diskontinuierliche Ausströmenlassen verläuft derart, dass während vorübergehend belastungsfreier Perioden der Pumpe der Zylinder ausreichend druckfrei gemacht werden kann, um ein rasches Wiederstarten der Pumpe mit einem Antriebsmotor relativen geringen Drehmoments zu ermöglichen. Die Leckageöffnung kann außerdem eine einfache Durchgangsbohrung sein, die durch einen raschen und kostengünstigen Bohrvorgang gebildet werden kann.The inventive pump with the leakage opening in the cylinder allows an outflow of the working gas from the cylinder to the outside of the cylinder. The Ausströmenlas sen done discontinuous such that the preferred location for the leakage opening such is that the piston crown at the leakage opening from bottom to top at each stroke passes to the dead center. This discontinuous Ausströmenlassen runs like this, that while temporarily load-free periods of the pump of the cylinder sufficiently pressure-free can be made to restart the pump quickly allow a drive motor relative low torque. The leakage opening can also be a simple through hole, through a rapid and inexpensive Drilling can be formed.

Die vorliegende Erfindung stellt demnach eine Pumpe mit hochgradig zuverlässiger Wiederstartbarkeit bereit, die für Hochdruck- oder Vakuumanwendungen mit Ein-/Ausschalt-Zyklen besonders geeignet ist. Die verbesserte Wiederstartbarkeit der Pumpe wird durch einen einfachen Bohrvorgang ohne Notwendigkeit teurer Maschinen-Bearbeitungsvorgänge bereitgestellt. Da der Leckagepfad in dem Zylinder an einem geeigneten Ort zu liegen kommt, werden Durchsatzverluste ebenso verringert wie eine Ventilermüdung.The The present invention thus provides a pump with highly reliable restartability ready for that High pressure or vacuum applications with on / off cycles especially suitable is. The improved restartability of the pump is provided by a simple drilling operation without the need for expensive machine machining operations. Because the leakage path in the cylinder to lie in a suitable place comes, throughput losses are reduced as well as a valve fatigue.

Die vorstehend genannten sowie weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden Beschreibung. In dieser Beschreibung wird auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die Teil der Beschreibung bilden und in denen illustrativ eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist. Diese Ausführungsform definiert nicht notwendigerweise den vollen Umfang der Erfindung dar, der durch die Ansprüche festgelegt ist, die den Umfang der Erfindung festlegen.The above and other objects and advantages of the invention tap from the description below. In this description Reference is made to the accompanying drawings, which are part of To form a description and in which illustratively a preferred embodiment the invention is shown. This embodiment does not define necessarily the full scope of the invention, by the requirements is set defining the scope of the invention.

1 zeigt eine aufgeschnittene Seitenansicht einer Kolbenpumpe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung bei entfernter Gehäuseabdeckung, um innere Bestandteile freizulegen, 1 12 is a side cutaway view of a piston pump in accordance with the present invention with the housing cover removed to expose internal components;

2 zeigt eine Teilschnittansicht entlang der Linie 2-2 unter Darstellung eines Kolbens in einem Zylinder der Pumpe in der Nähe des Hubbeginns, und 2 shows a partial sectional view taken along the line 2-2 showing a piston in a cylinder of the pump in the vicinity of the stroke start, and

3 zeigt eine ähnliche Ansicht wie 2 unter Darstellung des Kolbens im Totpunkt. 3 shows a similar view as 2 showing the piston at the dead center.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

1 und 2 zeigen eine Hochdruck-/Vakuum-Kolbenpumpe 10 mit einem einzigen Zylinder mit verbesserter Wiederstartbarkeit in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Die Pumpe 10 umfasst allgemein ein Gehäuse 12 zur Aufnahme eines Motors 14 mit einer drehbaren Antriebswelle 16, die sich entlang einer Wellenachse 17 in die Kurbelkammer 18 in dem Gehäuse 12 hinein erstreckt. Auf der Welle 16 ist ein Lüfter 20 angebracht, und eine Verbindungsstange 22 eines Kolbens 24, der einen vergrößerten kreisförmigen Kopf 26 aufweist, der im Innern des Zylinders 28 in dem Gehäuse so angeordnet ist, dass er allgemein senkrecht zur Welle 16 verläuft; d.h., die Wellenachse 17 verläuft im wesentlichen senkrecht zur Mittenlinie 29 des Zylinders 28. Eine Kolbenbodendichtung 30 ist zwischen dem Kopf 26 und einem Halter 32 eingeschlossen. Die Kolbenbodendichtung 30 ist so bemessen, dass sie am Innendurchmesser des Zylinders 28 gleitverschiebbar dicht anliegt, wenn der Kolben 24 durch Drehung der Welle 16 in Auf- und Abwärtsrichtung hin- und herläuft. Eine Ventilplatte 34 mit ge eigneten Ansaug- und Auslassventilen (nicht gezeigt), gesteuert durch dünne Metallklappenventilen (nicht gezeigt), ist an der Oberseite des Gehäuses 12 angebracht und gegenüber einem oberen Ende 36 des Zylinders 28 abgedichtet. Ein Ventilkopf 38 ist auf der Ventilplatte 34 angebracht und weist Ansaug- und Auslassanschlüsse 40 und 42 zur Verbindung mit Ansaug- und Auslassleitungen (nicht gezeigt) auf, die für die gewünschte Anwendung erforderlich sind. 1 and 2 show a high pressure / vacuum piston pump 10 single cylinder with improved re-startability in accordance with the present invention. The pump 10 generally comprises a housing 12 for receiving a motor 14 with a rotatable drive shaft 16 extending along a wave axis 17 in the crank chamber 18 in the case 12 extends into it. On the wave 16 is a fan 20 attached, and a connecting rod 22 a piston 24 , which is an enlarged circular head 26 that is inside the cylinder 28 is arranged in the housing so that it is generally perpendicular to the shaft 16 runs; ie, the shaft axis 17 is substantially perpendicular to the centerline 29 of the cylinder 28 , A piston head gasket 30 is between the head 26 and a holder 32 locked in. The piston crown seal 30 is sized to fit the inside diameter of the cylinder 28 slidably fitted tightly when the piston 24 by rotation of the shaft 16 back and forth in up and down direction. A valve plate 34 with suitable intake and exhaust valves (not shown), controlled by thin metal flap valves (not shown), is at the top of the housing 12 attached and opposite an upper end 36 of the cylinder 28 sealed. A valve head 38 is on the valve plate 34 attached and has intake and exhaust ports 40 and 42 for connection to suction and discharge lines (not shown) required for the desired application.

Wie in 1 bis 3 gezeigt, erstreckt sich eine Leckageöffnung 44, bevorzugt eine einfache Bohrung, quer durch die Wandung des Zylinders 28 unter Bereitstellung einer Verbindung zwischen dem Innern des Zylinders 28 und dem Innern des Gehäuses 12. Die Leckageöffnung 44 ist in der Nähe des oberen Endes 36 des Zylinders 28 derart angeordnet, dass sie zwischen dem Kolben 24 und der Ventilplatte 34 während des größten Teils des Kolbenhubs, tatsächlich während nahezu des gesamten Kolbenhubs zu liegen kommt, wie in 2 gezeigt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Leckageöffnung 44 derart angeordnet, dass ihre Mittenlinie 45 in einer Ebene zu liegen kommt, welche die Wellenachse 17 ebenso wie die Mittenlinie 29 des Zylinders 28 enthält, parallel zur Wellenachse 17 und senkrecht zur Mittenlinie 29 verlaufend. Die Leckageöffnung 44 ist außerdem bevorzugt so angeordnet, dass die Kolbenbodendichtung 30 unter ihr zu liegen kommt, mit der Ausnahme, wenn der Kolben 24 sich dem oberen Totpunkt (seiner höchsten Position) nähert, wie in 3 gezeigt, in welcher Position der Kolbenboden 30 über die Leckageöffnung 44 hinaus läuft und die Verbindung zur Arbeitskammer schließt. In dieser Weise befindet sich die Leckageöffnung 44 während dem größten Teil der Zeit auf der Arbeitsseite des Kolbenkopfs 26 und sie kommt ausschließlich auf der arbeitsfreien Seite des Kolbenkopfs 26 zu liegen, während er sich in der Nähe des oberen Totpunkts befindet. Mit anderen Worten liegt die Lecka geöffnung 44 über dem Kolbenkopf 26, wenn der Kurbelwinkel in etwa zwischen 10 und 350° liegt. Dies erlaubt es, dass die Leckageöffnung 44 die Arbeitsluft aus dem Zylinder 28 während nahezu des gesamten Kolbenhubs ausströmen lässt. Das Auslecken bzw. Ausströmen erfolgt diskontinuierlich, insofern als keine Leckage bei Kurbelwinkeln bei oder in der Nähe des Totpunkts stattfindet.As in 1 to 3 shown, extends a leakage opening 44 , preferably a simple bore, across the wall of the cylinder 28 providing a connection between the interior of the cylinder 28 and the interior of the case 12 , The leakage opening 44 is near the top end 36 of the cylinder 28 arranged so that they are between the piston 24 and the valve plate 34 during most of the piston stroke actually comes to rest during almost the entire piston stroke, as in 2 shown. In a preferred embodiment, the leakage opening 44 arranged such that its center line 45 comes to lie in a plane which the shaft axis 17 as well as the middle line 29 of the cylinder 28 contains, parallel to the shaft axis 17 and perpendicular to the center line 29 Gradient. The leakage opening 44 is also preferably arranged so that the piston crown seal 30 to lie under her, except when the piston 24 approaches the top dead center (its highest position) as in 3 shown in which position the piston crown 30 over the leakage opening 44 out and closes the connection to the working chamber. In this way, there is the leakage opening 44 while most of the time on the working side of the piston head 26 and it comes exclusively on the non-working side of the piston head 26 lying while near top dead center. In other words, is the Lecka geöffnung 44 above the piston head 26 when the crank angle is about between 10 and 350 °. This allows the leakage opening 44 the working air from the cylinder 28 during almost the entire piston stroke. The leakage is discontinuous in that there is no leakage at crank angles at or near the dead center.

Die Leckageöffnung 44 ist relativ klein (im Vergleich zum Volumen des Zylinders 28), so dass während des stabilen Betriebs der Pumpe 10 mit hohen Drehzahlen ausreichend Druck oder Vakuum zur Bereitstellung hoher Durchsätze erzielt werden kann. Wenn die Pumpe 10 ausgeschaltet wird oder mit geringer Drehzahl arbeitet, wie etwa beim Starten, erlaubt die Leckageöffnung 24 ein rasches Ausströmen der Arbeitsluft in den Zylinder 28 und aus dem Zylinder 28 heraus, so dass die hin- und herlaufende Bewegung des Kolbens 24 weniger beeinträchtigt wird, was ein rasches Wiederstarten mit einem Motor geringen Drehmoments ermöglicht. Da die Leckageöffnung 44 sich auf der Arbeitsseite des Kolbens während nahezu seines vollständigen Hubs befindet, kommt dann, wenn die Pumpe 10 gestoppt wird, der Kolbenboden 30 mit größter Wahrscheinlichkeit unter der Leckageöffnung 44 zu liegen, was ein Ausströmenlassen der komprimierten Luft in dem Zylinder 28 ermöglicht, um den nächsten Wiederstart vorzubereiten. Wenn die Pumpte 10 gestoppt wird und der Kolben 24 aufhört, durch den Motor angetrieben zu werden, wirkt die restliche Arbeitsluft in dem Zylinder 28 dahingehend, den Kolben 24 hinunter zum unteren Totpunkt oder in die Nähe des unteren Totpunkts zwangsweise zu bewegen. Die macht es noch wahrscheinlicher, dass die Leckageöffnung 44 mit der Arbeitskammer des Zylinders 28 in Verbindung steht. Dadurch stellt die Leckageöffnung 44 konsistent die erforderliche Ausströmfunktion bereit, um ein konsistenes Wiederstarten der Pumpe selbst dann zu ge währleisten, wenn ein Motor geringen Drehmoments verwendet wird.The leakage opening 44 is relatively small (compared to the volume of the cylinder 28 ), so that during stable operation of the pump 10 sufficient pressure or vacuum can be achieved at high speeds to provide high flow rates. When the pump 10 is turned off or operates at low speed, such as when starting, allows the leakage opening 24 a rapid outflow of the working air into the cylinder 28 and out of the cylinder 28 out, allowing the reciprocating motion of the piston 24 is less affected, which allows a quick restart with a low-torque motor. Because the leakage opening 44 is on the working side of the piston during almost its full stroke, then comes when the pump 10 is stopped, the piston crown 30 most likely under the leakage opening 44 to lie, allowing the compressed air to flow out of the cylinder 28 enabled to prepare for the next reboot. When the pump 10 is stopped and the piston 24 stops being driven by the engine, the remaining working air acts in the cylinder 28 to that effect, the piston 24 down to bottom dead center or near bottom dead center. That makes it even more likely that the leakage opening 44 with the working chamber of the cylinder 28 communicates. This causes the leakage opening 44 consistently provides the required bleed function to ensure a consistent restart of the pump even when a low torque motor is used.

In einer bevorzugten Ausführungsform nutzt die Pumpe 10 einen Motor mit geringem Drehmoment, der ein Startdrehmoment von 8 Unzen-Fuß bereitstellt und die Pumpe 10 stellt mit etwa 60 psi eine Durchsatzleistung von ungefähr 0,5 CFM bereit. Der Zylinder 28 weist einen Innendurchmesser von 2,25 Inch und eine Wandungsdicke von 0,125 Inch auf. Der Kolbenhub beträgt etwa 0,32 Inch. In diesem Fall misst der Durchmesser der Leckageöffnung bevorzugt nicht mehr als 0,1 Inch, stärker bevorzugt etwa 0,05 Inch. Die Leckageöffnung 44 kommt bevorzugt innerhalb von etwa 0,5 Inch vom oberen Ende 36 des Zylinders 28 zu liegen, stärker bevorzugt nicht weniger als etwa 0,2 Inch vom oberen Ende 36 und nicht mehr als etwa 0,1 Inch, bevorzugt etwa 0,05 Inch, unter der Kolbenbodendichtung 30, wenn der Kolben 24 sich im oberen Totpunkt befindet. Die vorstehend genannten Abmessungen sind von der horizontalen Mittenlinie der Leckageöffnung 44 aus genommen.In a preferred embodiment, the pump uses 10 a low torque motor that provides a starting torque of 8 ounces and the pump 10 provides a throughput of about 0.5 CFM at about 60 psi. The cylinder 28 has an inner diameter of 2.25 inches and a wall thickness of 0.125 inches. The piston stroke is about 0.32 inches. In this case, the diameter of the leakage opening preferably measures not more than 0.1 inch, more preferably about 0.05 inch. The leakage opening 44 is preferably within about 0.5 inch from the top 36 of the cylinder 28 more preferably not less than about 0.2 inches from the top 36 and no more than about 0.1 inch, preferably about 0.05 inch, below the piston crown gasket 30 when the piston 24 is at top dead center. The above dimensions are from the horizontal center line of the leakage opening 44 taken out.

Es wird bemerkt, dass dies lediglich ein Beispiel einer bevorzugten Pumpenanwendung ist. Die Leckageöffnung 24 kann unterschiedlich bemessen sein und kann mit einer größeren oder kleineren Distanz vom oberen Ende des Zylinders 28 für unterschiedlich bemessene Zylinder, Betriebsdrücke und/oder Durchsatzerfordernisse zu liegen kommen. Ungeachtet dieser Parameter sollte die Leckageöffnung 44 in derselben Größenordnung liegen und näher zum oberen Ende des Zylinders als zum gegenüberliegenden (unteren) Ende zu liegen kommen.It is noted that this is just one example of a preferred pumping application. The leakage opening 24 can be sized differently and may be at a greater or lesser distance from the top of the cylinder 28 for different sized cylinders, operating pressures and / or throughput requirements. Regardless of these parameters, the leakage opening should be 44 are of the same order and closer to the top of the cylinder than to the opposite (lower) end.

Wie vorstehend angeführt, fluchtet die Leckageöffnung 44 mit der Antriebswellenachse 17. Es hat sich herausgestellt, dass dies den größten Durchsatz ergibt (dieser ist etwa 25% größer als dann, wenn die Leckageöffnung senkrecht zur Wellenachse zu liegen kommt). Außerdem wurde empirisch ermittelt, dass, während die zuverlässige Wiederstartbarkeit verbessert ist, eine tiefer liegende Anordnung der Leckageöffnung 44 (weiter entfernt von der Oberseite des Zylinders 28 und der Kolbenbodendichtung 30 im Totpunkt) die Durchsatzleistung signifikant verringert wird. Die Position der Leckageöffnung 44 ist üblicherweise unabhängig vom Kolbenhub. Der Durchmesser der Leckageöffnung 44 kann abhängig von den Strömungsanforderungen der Anwendung variieren, wobei bevorzugt ein minimaler Durchmesser beibehalten wird, um zu verhindern, dass Schmutz die Leckageöffnung 44 verstopft. Eine Vergrößerung des Durchmessers der Leckageöffnung 44 führt üblicherweise zu einer Verbesserung der zuverlässigen Wiederstartbarkeit, jedoch zu einer Verringerung des Durchsatzes der Pumpe.As stated above, the leakage opening is aligned 44 with the drive shaft axis 17 , It has been found that this gives the highest throughput (this is about 25% greater than when the leakage opening is perpendicular to the shaft axis). In addition, it has been empirically determined that, while the reliable restartability is improved, a lower-level arrangement of the leakage opening 44 (farther away from the top of the cylinder 28 and the piston crown gasket 30 at dead center), the throughput is significantly reduced. The position of the leakage opening 44 is usually independent of the piston stroke. The diameter of the leakage opening 44 may vary depending on the flow requirements of the application, preferably maintaining a minimum diameter to prevent dirt from entering the leakage opening 44 clogged. An increase in the diameter of the leakage opening 44 Usually results in an improvement in the reliable restartability, but a reduction in the throughput of the pump.

Die Erfindung ist anhand einer illustrativen Ausführungsform zur Offenbarung ihres praktikablen betriebsmäßigen Aufbaus im einzelnen erläutert worden, durch welchen Aufbau die Erfindung in vorteilhafter Weise in die Praxis umgesetzt werden kann. Die erläuterte Vorrichtung ist jedoch ausschließlich illustrativen Charakters und die neuartigen Merkmale der Erfindung können in anderen strukturellen Formen verkörpert sein, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die präzise Größe und der genaue Ort der Leckageöffnung abhängig von den Durchsatz- und Druckanforderungen der Anwendung variieren. Während lediglich eine einzige Leckageöffnung vorstehend erläutert und vorliegende gezeigt ist, liegt es im Umfang der Erfindung, dass der Zylinder mehrere Leckageöffnungen in unterschiedlichen Positionen in dem Zylinder aufweisen. Während eine Anwendung bei 60 psi erläutert wurde, kann die Verbesserung der zuverlässigen Wiederstartbarkeit und des Durchsatzes bei Anwendungen mit höherem Druck und höherem Vakuum von 100 psi oder einem noch höheren Druck verwirklicht werden. Um die Öffentlichkeit vom vollen Umfang der Erfindung zu unterrichten, wird auf die nachfolgenden Ansprüche verwiesen.The invention has been explained in detail by means of an illustrative embodiment for the disclosure of its practical operational structure, by which structure the invention can be implemented in an advantageous manner in practice. However, the illustrated apparatus is merely illustrative in nature, and the novel features of the invention may be embodied in other structural forms without departing from the scope of the invention. For example, the precise size and location of the leak port may vary depending on the throughput and pressure requirements of the application. While only a single leakage orifice is discussed above and shown herein, it is within the scope of the invention for the cylinder to have multiple leakage orifices in different positions in the cylinder have the. While an application at 60 psi has been discussed, the improvement in reliable restartability and throughput can be realized in higher pressure, higher vacuum applications of 100 psi or even higher pressure. To inform the public of the full scope of the invention, reference is made to the following claims.

Zusammenfassend ist zugunsten der Erfindung festzustellen: Eine Hochdruck-/Vakuum-Kolbenpumpe weist einen hin- und herlaufenden Kolben in einem Zylinder auf, der eine kleine Leckageöffnung bevorzugt mit einem Durchmesser von 0,05 Inch aufweist, die es erlaubt, dass ein Teil der Arbeitsluft während zumindest eines Teils des Kolbenhubs zum Pumpengehäuse ausleckt. Die Leckageöffnung verläuft koplanar mit der Antriebswelle und der Mittenlinie des Zylinders. Außerdem kommt sie zwischen dem Kolbenkopf und dem Ventilkopf während des größten Teils des Kolbenhubs zu liegen, jedoch unter der Kolbenbodendichtung und abgeschlossen von der Arbeitskammer, wenn er sich im oberen Totpunkt befindet. Während vorübergehender Ausschaltperioden der Pumpe lässt der Leckage-Pfad Hochdruck- oder Vakuumgas in den Zylinder ausströmen, wodurch ein Motor mit geringem Drehmoment die Pumpe zuverlässig wieder zu starten vermag.In summary should be noted in favor of the invention: A high pressure / vacuum piston pump has a reciprocating piston in a cylinder, which prefers a small leakage opening with a diameter of 0.05 inches, which allows that a part of the working air during licking at least part of the piston stroke to the pump housing. The leakage opening extends Coplanar with the drive shaft and the center line of the cylinder. In addition it comes between the piston head and the valve head during most of the time the piston stroke to lie, but under the piston crown seal and completed from the working chamber when it is at top dead center. While temporary Switch off periods of the pump leaves the leakage path high pressure or vacuum gas flow into the cylinder, causing a low torque motor will reliably recover the pump to start.

Claims

Kolbenpumpe mit einem Gehäuse, das einen internen Hohlraum festlegt, in welchem ein Zylinder angeordnet ist, der einen zylindrischen Durchlass festlegt, in welchem ein Kopf eines Zylinders hin- und herläuft, um das Volumen der Arbeitskammer des Zylinders zu verändern, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder eine Leckageöffnung aufweist, die eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer und dem Umgebungsatmosphärendruck während zumindest eines Teils des Kolbenhubs bereitstellt.Piston pump having a housing defining an internal cavity in which a cylinder is arranged, which defines a cylindrical passage in which a head of a cylinder reciprocates to change the volume of the working chamber of the cylinder, characterized in that Cylinder has a leakage opening, which provides a connection between the working chamber and the ambient atmospheric pressure during at least part of the piston stroke.

Kolbenpumpe nach Anspruch 1, wobei die Leckageöffnung derart angeordnet ist, dass sie zwischen dem Kolbenkopf und dem Ventilkopf während des größten Teils des Kolbenhubs zu liegen kommt.Piston pump according to claim 1, wherein the leakage opening in such a way is arranged between the piston head and the valve head during the Mostly the piston stroke comes to rest.

Kolbenpumpe nach Anspruch 2, wobei die Leckageöffnung neben bzw. in der Nähe des oberen Endes des Zylinders angeordnet ist.Piston pump according to claim 2, wherein the leakage opening in addition or nearby the upper end of the cylinder is arranged.

Kolbenpumpe nach Anspruch 3, wobei die Leckageöffnung weniger als etwa 0,2 Inch vom oberen Ende des Zylinders angeordnet ist.Piston pump according to claim 3, wherein the leakage opening less is located about 0.2 inches from the top of the cylinder.

Kolbenpumpe nach Anspruch 4, wobei der Kolbenkopf eine Bodendichtung aufweist, die mit einem Innendurchmesser des Zylinders gleitbeweglich zusammenpasst, und wobei ein Zentrum der Leckageöffnung nicht mehr als etwa 0,1 Inch unter der Kolbenbodendichtung zu liegen kommt, wenn der Kolben sich im oberen Totpunkt befindet.Piston pump according to claim 4, wherein the piston head a bottom seal having an inner diameter of the Cylinder slidably mates, and being a center of the leakage opening not more than about 0.1 inches below the piston crown gasket comes when the piston is at top dead center.

Kolbenpumpe nach Anspruch 5, wobei das Zentrum der Leckageöffnung etwa 0,05 Inch über dem Kolbenboden zu liegen kommt, wenn der Kolben sich im oberen Totpunkt befindet.Piston pump according to claim 5, wherein the center of leakage opening about 0.05 inches above that Piston bottom comes to rest when the piston is at top dead center located.

Kolbenpumpe nach Anspruch 1, wobei die Leckageöffnung einen kleineren Durchmesser als etwa 0,1 Inch aufweist.Piston pump according to claim 1, wherein the leakage opening a smaller diameter than about 0.1 inch.

Kolbenpumpe nach Anspruch 7, wobei die Leckageöffnung einen Durchmesser von etwa 0,05 Inch aufweist.Piston pump according to claim 7, wherein the leakage opening a Diameter of about 0.05 inches.

Kolbenpumpe nach Anspruch 1, wobei der Kolben mit einer Antriebswelle verbunden ist, die sich entlang einer Wellenachse erstreckt, und wobei die Leckageöffnung eine Mittenlinie aufweist, die in einer Ebene angeordnet ist, welche die Wellenachse und eine Mittenlinie des Zylinders enthält.Piston pump according to claim 1, wherein the piston with a drive shaft is connected, extending along a shaft axis extends, and wherein the leakage opening has a center line arranged in a plane which includes the shaft axis and a center line of the cylinder.

Kolbenpumpe nach Anspruch 9, wobei die Leckageöffnungs-Mittenlinie parallel zur Wellenachse und senkrecht zur Zylinder-Mittenlinie verläuft.Piston pump according to claim 9, wherein the leakage opening center line parallel to the shaft axis and perpendicular to the cylinder center line.