DE1290820B

DE1290820B - Elektromagnetisch angetriebene Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE1290820B
Application number: DE1964E0027037
Authority: DE
Inventors: Unger Ladislaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-05-13
Filing date: 1964-05-13
Publication date: 1969-03-13

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch angetriebene Kolbenpumpe, bestehend aus einem Stator als Erregerteil und einem als Hohlzylinder ausgebildeten, in seiner Längsrichtung in Abschnitte aus magnetisierbarem und magnetisch nichtleitendem Werkstoff aufgeteilten Kolben, wobei die magnetisch bewirkte Kolbenbewegung entgegen der Pumprichtung auf eine Schraubenfeder wirkt, die in den Erregerpausen durch Entspannung die Pumparbeit ausführt.
Auf dem Gebiet der Kleinpumpen setzen sich immer mehr verschiedene Arten magnetisch angetriebener Pumpen durch. Die Wirtschaftlichkeit solcher Pumpen liegt in ihrem einfachen Aufbau und dem besonders niedrigen Verschleiß. Pumpen in Massiv-Eisen-Ausführung haben den Vorzug, daß sie äußerst kleine Luftspalte aufweisen, jedoch ist ihre Baugröße durch die Eisen-Magnetisierungsverlustebeschränkt, und sie können daher praktisch nur als Kleinstpumpen ausgeführt werden. Pumpen mit magnetisch hochwertigen Eisenpaketen sind auf einen magnetisch nichtleitenden Zylinder angewiesen, was wiederum den schädlichen magnetischen Spalt um die zweifache Wandstärke des Zylinders vergrößert und den magnetischen Wirkungsgrad beträchtlich herabsetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetisch betätigte Pumpe zu schaffen, mit welcher auch höhere Leistungen und damit entsprechende Baugrößen erzielbar sind.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben in seiner Längsrichtung derart zweiteilig ausgebildet ist, daß das druckseitige Kolbenende aus magnetisierbarem und das saugseitige Kolbenende aus einem magnetisch nichtleitenden Werkstoff besteht und der Kolben nur an seinen äußeren Enden von den Poljochen in der Bewegungsrichtung geführt wird.
Bei einer bekannten Pumpe, deren als Hohlzylinder ausgebildeter Kolben zwei Abschnitte aus magnetisierbarem Werkstoff aufweisen, die über ein Rohr aus magnetisch nichtleitendem Werkstoff miteinander verbunden sind, taucht der eine Abschnitt in üblicher Weise in die Elektromagnetspule ein, während der andere Abschnitt mit einem Permanentmagneten der- . gestalt zusammenwirkt, daß über ein bewegliches Joch die Stromzufuhr zu der Spule ständig unterbrochen wird. Derartige Pumpen sind in ihrer Leistung beschränkt und können auch nicht beliebig groß ausgelegt werden. ; Gleiches gilt für eine weiterhin bekannte Pumpe mit einem Kolben aus magnetisch nichtleitendem Material, der weder magnetische noch elektrische Funktionen hat. Der Kolben steht in Verbindung mit einem scheibenförmigen, am Rande geschlitzten Pol- ; joch, dessen abgebogene Randpartien in eine Ringspule eingreifen. Da bei dieser Pumpe der Kolben keinen Teil des magnetischen Antriebs bildet, werden die schwingenden, im Magnetfeld liegenden Massen durch das Kolbengewicht vergrößert, und dieser Umstand ist ausschlaggebend dafür, daß derartige Pumpen für größere Leistungen nicht geeignet sind.
Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Pumpe in der Leistung praktisch nicht begrenzt, da die magnetisch wirksamen, als Pumpenelemente dienenden Eisenteile aus massivem Werkstoff bestehen und so angeordnet sind, daß sie nur einen sehr kleinen Teil des Gesamt-Eisenweges darstellen, während die wesentlich längeren, um die Erregerspule führenden Eisenwege, die den magnetischen Rückschluß bilden, dagegen aus verlustarmen Dynamoblech-Paketen gefertigt werden können.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung jeweils im Längsschnitt dargestellt.
Gemäß A b b. 1 sind an den beiden Enden der Erregerspule 1 die Poljoche 2 und 3 angeordnet, die aus massivem magnetisierbarem Werkstoff bestehen. Die Bohrung 4 in dem Poljoch 3 bildet den eigentlichen Druckzylinder, und die Bohrung 5 in dem Poljoch 2 nimmt die Schraubenfeder 6 auf, die gleichzeitig als magnetische und mechanische Führung des Kolbens dient. Der äußerliche magnetische Rückschluß wird von zwei aus Dynamoblech geschichteten Paketen 7 gebildet. Der Kolben gleitet mit seinem magnetisch nichtleitenden Teil 8 in dem Poljoch 2 und legt sich in seiner Ruhelage an die Schraubenfeder 6 an. Mit dem magnetisch leitenden Teil 9, welcher auch das Ventil 10 enthält, gleitet der Kolben in der Bohrung 4 des Poljoches 3, welcher seinerseits das zweite Ventil 11 enthält. Bei Erregung des Systems mit Wechselstrom wird der Kolben 8 und 9 in das Poljoch 2 gezogen und spannt die Schraubenfeder 6. Bei dieser Bewegung entsteht in dem Druckzylinder 4 ein Unterdruck, das Ventil 10 öffnet sich, und das Fördermedium wird über die Kolbenbohrung angesaugt.
Nach Absinken des Erregerstromes schiebt die zusammengedrückte Schraubenfeder 6 den Kolben 8, 9 wieder in seine Ruhelage, das Ventil 10 wird geschlossen, wobei in dem Druckzylinder 4 ein überdruck entsteht, das Ventil 11 wird geöffnet und das Fördermedium mit der Kraft der zusammengedrückten Schraubenfeder aus der Pumpe gefördert. Bei zunehmendem Gegendruck kann sich die Schraubenfeder 6 nicht bis in ihre Ruhelage entspannen. Der Kolbenhub und damit auch der wirksame Luftspalt verkleinert sich, was eine Verbesserung des magnetischen Wirkungsgrades zur Folge hat. Dieses Funktionsprinzip der Pumpe weist einen mit zunehmendem Gegendruck stetig besseren magnetischen Wirkungsgrad auf, wobei die maximale Leistung der Pumpe der Kraft der zusammengedrückten Schraubenfeder entspricht.
Sollen mit einer derartigen Pumpe hohe Drücke erreicht werden, so wird zwecks Erzielung einer optimalen Leistung die Pumpe derart ausgebildet, daß der magnetisch wirksame Teil des Kolbens in seinem Querschnitt größer ist als der hydraulisch wirksame Pumpen-Querschnitt.
Die A b b. 2 und 3 stellen solche Anordnungen als Beispiel dar. Nach A b b. 2 ist das Poljoch 18 mit einer Stufenbohrung 12 ausgestattet, wobei die größere magnetisch wirkt und die kleinere als Pumpenzylinder dient. Der Kolben ist dementsprechend so ausgebildet, daß der Teil 13 den Anker des Magnetsystems und der Teil 14 den Kolben der Pumpe darstellt.
Nach A b b. 3 stellt die Bohrung 15 des Kolbens 16 den beweglichen Zylinder der Pumpe dar, während der dazugehörige Kolben der Pumpe 17 als feststehender Teil ausgebildet ist.
Magnetisch bleiben aber die größeren Querschnitte des Kolbens wie auch des Stators wirksam, was eine im Vergleich zu dem wirksamen Pumpenquerschnitt größere Fläche des aktiven Eisens und damit eine höhere Kerneisen-Induktion erlaubt.

Claims

Patentansprüche: 1. Eelktromagnetisch angetriebene Kolbenpumpe, bestehend aus einem Stator als Erregerteil und einem als Hohlzylinder ausgebildeten, in seiner Längsrichtung in Abschnitte aus magnetisierbarem und magnetisch nichtleitendem Werkstoff aufgeteilten Kolben, wobei die magnetisch bewirkte Kolbenbewegung entgegen der Pumprichtung auf eine Schraubenfeder wirkt, die in den Erregerpausen durch Entspannung die Pumparbeit ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben in seiner Längsrichtung derart zweiteilig ausgebildet ist, daß das druckseitige Kolbenende (9) aus magnetisierbarem und das saugseitige Kolbenende (8) aus einem magnetisch nichtleitenden Werkstoff besteht und der Kolben nur an seinen äußeren Enden von den Poljochen (2, 3) in der Bewegungsrichtung geführt wird.
2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus magnetisierbarem Werkstoff bestehende Kolbenteil in an sich bekannter Weise als Stufenkolben ausgebildet ist, wobei der Teil (13) nur magnetisch und der Teil (14) als Kolben der Pumpe wirksam ist.
3. Kolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Poljoch (3) den Druckzylinder (4) und das Poljoch (2) den magnetisch wirksamen Teil des Spaltes bildet.
4. Kolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Poljoch (18) mit einer konzentrischen Stufenbohrung (12) versehen ist, die den Druckzylinder für den hin- und hergehenden Kolben (13) darstellt.
5. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmig ausgebildete und an seinem Kopf mit einem Druckventil versehene Kolben (17) feststeht und der Anker (16) mit seiner Bohrung (15) einen beweglichen Zylinder für den Kolben (17) darstellt.
6. Kolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Poljoche (2, 3) in ihrer äußeren Form vier- oder mehrkantig ausgebildet sind.
7. Kolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (1) als Abstandshalter zwischen den beiden Poljochen (2, 3) dient und gleichzeitig die Pumpe nach außen abdichtet. B. Kolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein oder mehrere parallel zur Pumprichtung an den Poljochen anliegende Blechpakete (7) als äußerer magnetischer Rückschluß.