DE1528509A1

DE1528509A1 - Kolbenverdraenger-Pumpe

Info

Publication number: DE1528509A1
Application number: DE19651528509
Authority: DE
Inventors: Pinkerton Harry Edgar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-08-14
Filing date: 1965-08-13
Publication date: 1970-02-12
Also published as: ES316507A1; US3257953A; NL6510705A; GB1109653A

Description

Die Erfindung "bezieht sich auf ventillose Kolbenverdrängerpumpen.

Bei vielen Flussigkeitshandhabungs vor gangen besteht die Notwendigkeit, Verdrängerpumpen einzusetzen, die äußerst genau sind und ohne Ventile arbeiten. Beispielsweise werden solche Pumpen in der VerpackungsIndustrie benötigt, um Ampullen, Phiolen, Flaschen und ähnliche Behälter in einem Bereich der Flüssigkeitsviskositäten zu füllen, der von dem wässriger Lösungen bis zu schmalzartigen Substanzen reicht mit ständig sich widerholender Genauigkeit von einer eingespritzten Charge zur anderen und zum genauen Dosieren von Spurenmaterialien in kontinuierlichen Flüssigkeitssystemen,

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beispielsweise bei der Wasseraufbereitung. ;

Die Pumpe, die die Lehren der vorliegenden Erfindung benutzt, verwendet einen mit einem Kanal versehenen Kolben, der hin und hergeht und synchron in einem mit zwei öffnungen versehenen Zylinder schwenkt. Die Kolbenleitung ist so angeordnet, daß sie die öffnungen abwechselnd mit der Pumpenkammer verbindet. Unter solchen Umständen steht eine öffnung mit der Pumpenkammer im Abwärtshub des Kolbens in Verbindung, während die andere öffnung beim Aufwärtshub des Kolbens zur Kammer hin offen ist," Die Erfindung bezieht sich auf mindestens drei Zylinder-Kolbenanordnungen um einer großen Anzahl von modernen Flüssigkeitshandhabungsanforderungen zu genügen« Diese Anordnungen werden als monoplex, doppelt monoplex und duplex bezeichnet. Jede Anordnung eignet sich vorteilhaft ■ für eine SpülIeitungseinrichtung, wodurch Flüssigkeiten, die an Kolben und Stopfbüchse vorbeigeflossen sind, mit negativem Druck zur Saugseite des Pumpensystems zurückgeführt werden können.

Bei den verschiedenen dargestellten Ausführungs- , formen der Erfindung ist eine Kolben/Zylindergruppe mit dem Auslaß eines Antriebsmotors gekuppelt, wobei die Achse der Motorausgangswelle im wesentlichen senkrecht zu der von Kolben und Zylinder liegt.

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Für veränderliche Durchflußgeschwindigkeiten ist es klar, daß ein Motor mit veränderlicher Geschwindigkeit verwendet werden kann. Der Kolben weist an seinem äußeren Ende einen seitlich herausragenden Stift auf. Eine Kurbel ist zwischen dem Stift und der Motorausgangswelle eingeschaltet, um den £5 ti ft bei Drehung der Welle zu drehen und dadurch eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in Längsrichtung zu bewirken und gleichzeitig ein drehendes Schwenken gegenüber dem Zylinder. Bei einer der hier beschriebenen Ausführungsformen ist die Länge des Kurbelarmes verstellbar um die Durchfiußgeschwindigkeiten verändern zu können. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung mehrerer in den beigefügten schematisohen Zeichnungen dargesteller Ausführungsbeispiele.

Flg. 1 ist eine Seitenansicht der ventillosen Verdrängerpumpe, die mit einem Motorantrieb mit Hilfe einer dazwischengesehalteten Kurbel gekuppelt ist, die in ihrer Länge verstellbar ist, um die Fließ'ge-■ * schwindigßeit entsprechend zu verändern, wobei in der Zeichnung gewisse Teile zur klareren Darstellung im Schnitt gezeigt sind,

Fig. S ist eine Draufsicht auf die Pumpe und den Motorantrieb mit im Schnitt gezeigtem Zylinder um sowohl die Einlaß - als auch die Auslaßöffnung

zu zeigen, .

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?ig.- J ist eine vergrößerte bruchstückweise Schnittansicht des sich seitlich aus der Motorausgangswelle erstreckenden Kolbenstiftes mit dazwischengeschalteter Kurbel, um Drehenergie von der Motorausgangswelle auf den Stift zu übertragen,

Fig. 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 2,

Fig. 5 ist eine der Fig. 1 ähnliche Vorderansicht einer anderen Ausführungsform eines Kolbenverdrangerpumpensystems, worin die Kurbel von festen Proportionen ist, wodurch eine konstante Fließgeschwindigkeit aufrechterhalten wird, und

Fig. 6 ist eine Draufsicht darauf.

In Fig. 1 bis 4 ist eine Kolbenverdrängerpumpe 30 mit dein Ausgang eines Antriebsmotors 32 gekuppelt gezeigt, wobei beide in geeigneter Art und Weise montiert oder aufgehängt sein können, um dem besonderen Anwendungsgebiet angepaßt zu werden. In diesem Zusammenhang kann der Motor j52 mit Hilfe der Yerankerungsbolzen 3& und J>6 befestigt sein, die in geeigneter Art und Weise, etwa durch Schweissung am Motorgehäuse, /befestigt sind. Die Kolbenverdrängerpumpe JiQ ist in geeigneter Art und Weise am Gehäuse des Motors 32 mit Hilfe einer Tragearmverlängerung 58, die als fester Bestandteil des Pumpenzylinders ausgebildet ist, aufgehängt oder in

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anderer Weise befestigt. Diese Tragearmvedängerung weist eine sich quer erstreckende im wesentlichen flache Platte 40 auf, durch die eine geeignete Anzahl von Schrauben oder Gewindebolzen 42 verlaufen kann, um die Verbindung der Pumpe JO mit dem Motor 52 zu vervollständigen.

Ein Untersetzungsgetriebe 44 zur Verringerung der Motorausgangsgeschwindigkeit auf den gewählten Wert ist zwischen dem Motor J2 und der Pumpe j5O angeordnet und in geeigneter Art und Weise daran befestigt. Der Pumpenzylinder 46 nimmt in geeigneter Art und Weise den Kolben 48 auf, der- so beschaffen ist, daß er* in Längsrichtung hin und her und drehbar schwenkend im Verhältnis dazu bewegt werden kann. Das äußere Ende des Kolbens 48ist in geeigneter Weise ausgebildet, um mit der untersetzten Drehzahlabgabe des Motors j?2 mit Hilfe einer Kurbel 50 in einer im einzelnen nachstehend kurz beschriebenen Weise gekuppelt zu werden.

• Zur Förderung der Pumpwirkung, wie sie von der Pumpe nach der Erfindung durchgeführt wird, ist das innere Ende des Kolbens 48 mit einem ausgeschnittenen oder eingeschnittenen Teil 52 versehen, der als eine Leitung wirkt, die zusammen mit dem Zylinderinneren am Kopf des Kolbens die Zylinderpumpkammer 54 bildet. Der Zylinder ist mit öffnungen 56 und 58 versehen, die als Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen

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wirken und mit der Pumpenkarnmer 54 in Verbindung stehen. Rohrleitungen können in geeigneter Art und Weise mit diesen Öffnungen als Teil des Kreislaufsystems für zu pumpende Flüssigkeit gekuppelt sein. Wie ohne weiteres klar ist, eignet sich das vordere Ende des Kolbens 46 dazu, jede Öffnung abzuschliessen oder abzudichtei, je nach dem Ausmaß der relativen Schwenkdrehung des Kolbens im Zylinder. Die Leitung 52 ist so beschaffen, daß sie gleichzeitig die Pumpenkammer 54 mit der anderen Öffnung verbindet, um ein freies Durchf Hessen der gepumpten Flüssigkeit in die Kammer zu .gestatten. Der Kolbenkopf arbeitet so, daß er die Flüssigkeit beim Saughub-abschert, v;enn er an diesen Öffnungen vorbeirotiert. V/ie dem Fachmann ohne weiteres klar ist, wird kein Saugrückschlagventil benötigt, da an der Einlaßöffnung niemals ein Auslaßdruck.auftritt. In gleicher Art und Y/'iis-e ist die Auslaßöffnung niemals zur Einlaßöffnung hin offen und daher ist eine hohe Abgabeunterbrechung nicht notwendig.

Das äußere Ende des Kolbens 46 trägt einen seitlich herausragenden Rollstift 57. Das freie Ende dieses Stiftes arbeitet mit der Kurbel 50 zusammen, um die Drehbewegung sowohl in eine hin- und hergehende, als auch in eine Schwenkbewegung des Kolbens 48 zu · verwandeln.

Die Kurbel 50 arbeitet so, daß sie diese Energie umwandelt und 1st dazu verstellbar auf der Motorausgangs-

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welle 55 für Zwecke der Verstellung der tatsächlichen Kurbelarmlänge montiert. In dieser Hinsicht weist die Kurbel 50 einen Exzenta-antrieb 59 auf, der drehbar auf der Ausgangswelle 55 montiert ist und mit Hilfe der Madensehraube 6ü festgelegt v/ird. Im Botrieb liegt der ütift 57 an dem Exzenterantrieb 39 an. Daher dient eine Drehung des Antriebs 59 auf der Ausgangswelle 55 dazu, den Abstand des tJtlftes 57 zur Drehachse der Welle 55 zu. erhöhen oder zu verringern. Um sicherzustellen, daß der stift 57 seine gewünschte Berührung mit dem Umfang des Exzenterantrie! s 59 beibehält, .'*;ann dem Stift ein Haltehaken 6l zugeordnet werden« Dieser Haken

61 ist entweder verstellbar auf einem Antriebsstift

62 montiert um den Haken von Hand in Eingriff mit dem Stift 57 zu bringen, oder der Antriebsstift 62 kann andererseits im Verhältnis zur Antriebswelle 55 in einer radialen Richtung verstellbar sein und wenn die gewünschte Einstellung durchgeführt worden ist, wird er durch die entsprechend eingestellte Schraube an seinemPlatz gehalten; Die verschiedenen Drehstadien des Stiftes 50 mit der Welle 55 sind in Fig* 5 in gestrichelten Linien gezeigt. Diese Bswegung des atiftes 57 verursacht eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 48 in Längsrichtung. Gleichzeitig schwenkt oder kippt der Kolben 48 um dadurch die Leitung 52 su einer öffnung des Zylinders 46 mit der anderen zu verbinden. Wenn so der Stift im Verhältnis zur Ausgangswelle 55 so angeordnet ist, wie in vollen Linien in

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Fig. 3 dargestellt, befindet sich der Kolben 48 am Ende seines Rückholhubes, wobei Pumpenflüssigkelt in der Pumpenkammer 54 anwesend ist. Wenn eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinne wie in Fig. j5 gesehen, angenommen wird, dreht sich auch der Stift 57 entgegen dem Uhrzeigersinne, um die Leitung 52 mit der Auslaßöffnung 58 zu verbinden, um dadurch Flüssigkeit von der Kammer 54 durch die Leitung 52 und die Öffnung herauszupumpen. Wenn der Stift 57 die Stellung erreicht, wie sie in gestrichelten Linien in Fig. J> dargestellt ist, ist das Ende des Pumpen- oder Vorwärtshubes des Kolbens 48 erreicht und der Rücklaufhub beginnt. Bei einer weiteren Drehung des Stiftes 57 steht die Leitung 52 dann in Verbindung mit der Einlaßöffnung 56 um die Flüssigkeit durch die Leitung 52 in die Pumpenkammer 54 abzuziehen. Dieser Arbeitszyklus wird fortgesetzt und die gewünschte Leistung der Pumpe nach der Erfindung erzielt, siehe Ziffer I, IV der Fig. 2 und 3).

Wie vorher erläutert, sieht die Erfindung eine Spülleitung vor, die im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 66 bezeichnet ist. So wird ein Schlitz 68 in den Wandungen des Zylinders 46 an der Saugseite der Pumpe vorgesehen und verbindet die Einlaßöffnung 56 mit_vdem hinteren Ende des Zylinders, wie durch eine Gegenbohrung 70 dargestellt. Eine Lippendichtung in Form einer verhältnismässig dünnen Unterlegscheibe

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aus elastischem Material, wie etwa mit Füllstoff versehenem Teflon wird am hinteren Ende des Zylinders 46 ,angeordnet und ist mit einer mittigen Öffnung 74 versehen, die kleiner ist als der.Durchmesser des Kolbens, so daß beim kräftigen Hindurchschieben des Kolbens durch die Unterlegscheibe beim Zusammenbau das Loch durch Verformung in Richtung der Gegenbohrung vergrößert wird. Eine Abdichtmutter 7 β dient nicht nur dazu, die Unterlegscheibe am hinteren Ende des Zylinders zu halten, sondern beschränkt auch eine Umkehrung der Verformung. So dient die Äbdichtungslippe als ein Gummischaber um den Kolben beim Herausziehen aus dem Zylinder trocken zu wischen wenn er beim Rückwärtshub durch diese Lippendichtung läuft.

Im Betrieb kommen jegliche Flüssigkeiten, die während des Druckhubes zur Atmosphäre in der Kolben-Zylinderspiellücke hindurchf Hessen, an der Gegenbohrung an* Dort werden sie vom Kolben durch die Lippendichtung abgestreift und durch die Spülleitung 68 wieder zur Ansaugseite des Systems geführt.

Wie dem Fachmann klar 1st, besteht einer der größten Vorteile der spülleitung, nach der Erfindung in den Ersparnissen, die dadurch möglich werden, daß einfehe Lippendichtungsstopfbüchsen verwendet werden, anstatt komplizierter und Störunge-anfälliger Packungsanordnungen um Leckverluste auszuschalten. ZusätzLich wirkt die Lippendichtungsstopfbüchse in der Tat bei negativem Druck um einen vollständig trockenen Kolben-

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Stangenbetrieb zu schaffen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 ist anstatt einer verstellbaren Kurbel 50 eine feste Kurbel I50 vorgesehen. Diese Kurbel iä an. der Motorausgangswelle 55¹ mit Hilfe-der Madenschraube 152 befestigt. Der sich seitlich erstreckende Stift 57' am Ende des Kolbens 48' ist an seinem Ende mit einer Kugel 154 versehen, die in einem dazu passenden Ausschnitt I56 in der Kurbel I50 angeordnet ist. Um eine Schmierung während des Pumpenbetriebes sicherzustellen, kann ein Filzöler 158 zwischen der Kugel 154 und inneren Oberflächen der Kurbel l50dazwischengeschaltet werden. Bei dieser besondren Ausführungsform kann anstelle der Spülleitung 66 ein einfacher O-Ring 66* zwischen den Kolben 48* und dem Zylinder 46* angeordnet und in einem Aufnahmeeinschnitt in dem Zylinder eingesetzt werden. In jeglicher anderen Hinsicht ist im wesentlichen die In Fig. 5 und 6 dargestellte Einheit die gleiche wie die nach Fig» 1 bis 4. Demgemäß werden gleiche Teile mit beigefügten Strichzeichen bezeichnet.

Im übrigen ist der Betrieb der Pumpeinheiten im wesentlichen der gleiche.

So sind die Vorteile der Erfindung -nunmehr klar. Die Bestandteile aus denen die Pumpeneinheiten bestehen, können aus Metallen, Kunststoffen oder Zeriummetallen und auch anderen Materialien bestehen. Es wird eine große Einfachheit der Teile erreicht; ohne daß ihre Vielseitigkeit und ftiwendungsmöglichkeit beschränkt wird. Diese

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Pumpen können verwendet werden zum Dosieren kleiner oder großer Durchflußmengen in buchstäblich, jeglichem Verhältnis von Druck zu Saugkraft. Da keinerlei Rückschlagventile vorhanden ist, ist die Gefahr der Verstopfung, der Hohlraumbildung und des Versagens vermieden und viele Jahre störungsfreier Dienste sind garantiert.

Weitere Merkmale und Vorteile werden dem Fachmann nach Lesen der vorliegenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Lehren in der verwandten früheren Anmeldung des gleichen Anmelders klar. Obwohl bevorzugte-Ausfülirungs formen der Erfindung beschrieben wurden, soll doch klar sein, daß die Erfindung in keiner Richtung dadurch beschränkt-sein soll und nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche bestimmt "wird·

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Claims

Patentansprüche: 1 - '-

1/ Vöntillose Verdrängerpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß'sie einen Zylinder mit einer Einlaß- und Auslaßöffnung aufweist, einen Kolben in dem genannten Zylinder zur längsgerichteten Hin- und Herbewegung und drehenden Schwenkung darin, wobei der Kolben eine Leitung aufweist, die mit den beiden öffnungen während des Schwenkens des Kolbens in Verbindung kommt und der Kolben mit dem Zylinderinnern eine Pumpenkammer bildet, die sich in ihrer Größe bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens verändern kann und der Kolben ein Ende hat, das ausserhalb des Zylinders angeordnet ist und wobei sich ein Stift seitlich aus diesem äußeren Ende des Kolbens erstreckt und eine Antriebseinrichtung eine sich drehende Ausgangswelle hat und die Aehse der Welle im wesentlichen parallel zur Achse des Stiftes und in'.einem-Winkel zur Achse des Kolbens liegt und eine Kupplung um den Stift und die Welle miteinander zu kuppeln, wodurch bei Drehung der Welle der Kolben sich hin- und herbewegt und in einem zeitlichen Verhältnis zum Zylinder schwenkt, um die Pumpenkammer zu verändern und gleichzeitig die Leitung ' mit einer der öffnungen und dann mit der anderen zu verbinden,, um zu pumpende Flüssigkeit aus einer öffnung durch die Leitung in die Pumpenkammer zu ziehen und dann aus der Kammer durch die Leitung hindurch durch die andere öffnung wieder hinauszufordern.

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2. Ventillose Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spüleinrichtung in der Pumpe vorgesehen ist, um zwischen den Wänden oes Kolbens und des Zylinders austretende Flüssigkeit wieder in Umlauf zu bringen.
3. Ventillose Verdrängerpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülleitung "eine Nut in dem Zylinder im festen Verhältnis zu einer der genannten Öffnungen aufweist zur Verbindung mit einer der Öffnungen bei Saugwirkung durch die zyklische Bewegung des Kolbens und daß eine Gummiabstreifvorrichtung vorgesehen'ist, um den Kolben von Pumpenflüssigkeit frei zu wischen, so daß diese Flüssigkeit durch die Nut zur Saugseite der Pumpe geführt werden kann.
4. Ventillose Verdrängerpumpe nach Anspruch X>-dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorhanden sind, um das Ausmaß der relativen Hin- und Herbewegung des Kolbens in dem Zylinder zu verändern.
5. Ventillose Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung.ein sich zwischen der Welle und dem Stift erstreckender Kurbelarm· ist.

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6. Ventillose Verdrängerpumpe nach Anspruch 5, da- ■ ■ durch gekennzeichnet, daß der Kurbelarm die Form eines verstellbaren Nockens hat, der so beschaffen ist, daß er verstellt .werden kann, um die wirksame Länge des Kurbelarmes zu verändern und demgemäß das Ausmaß der Hin-und Herbewegung des Kolbens im Verhältnis zum Zylinder.
7· Pumpe mit einem Zylinder und darin beweglichem Kolben, einer Öffnungseinrichtung zum Einführen und Hinausfördern von Flüssigkeit aus der Pumpe, und eine Spüleinrichtung in der Pumpe, um austretende Flüssigkeit, die zwischen den 'zusammenwirkenden Wänden des Kolbens'und des Zylinders austritt, wieder zurückzuleiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung aus einer Nut in dem Zylinder in festem Verhältnis zu." der Öffnungeeinrichtung besteht und so beschaffen ist, daß sie mit der öffnung während der Bewegung des Kolbens in Verbindung steht, und daß eine Abstreifeinrichtung vorgesehen ist, um. den Kolben von Flüssigkeit freizuwischen, damit diese Flüssigkeit durch die Nut zu den Öffnungen geleitet werden kann.
8. Pumpe, mit einem Zylinder und einem darin bewegliehen Kolben, Öffnungseinrichtungen zum Einführen und Hinausfördern einer Flüssigkeit in bzw. aus der Pumpe, eine Spüleinrichtung in der Pumpe, um zwischen den zusammenwirkenden Wänden des Kolbens und des Zylinders austretende Flüssigkeit wieder in Umlauf zu bringen, dadurch gekennzeichnet;, daß die Spülein- .

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richtung aus einer Nut in dem Zylinder in festem Verhältnis zu der öffnung besteht und mit der öffnung während der Bewegung des Kolbens in Verbindung steht, und daß eine Lippenabdichtung sich zwischen dem Kolben und dem Zylinder erstreckt, um damit zusammenzuwirken und das Auslecken von Flüssigkeit zwischen diesen zu verhüten.

Der Patentanwalt t

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