DE1528535C3 - Flüssigkeitspumpe - Google Patents

Flüssigkeitspumpe

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DE1528535C3 DE19651528535 DE1528535A DE1528535C3 DE 1528535 C3 DE1528535 C3 DE 1528535C3 DE 19651528535 DE19651528535 DE 19651528535 DE 1528535 A DE1528535 A DE 1528535A DE 1528535 C3 DE1528535 C3 DE 1528535C3
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Peter Richard; Creedon Richard Lewis; Chandler's Ford Hampshire Seiwood (Großbritannien)
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Description

weils mit einem tiefen Einschnitt versehen sind, so daß sie im Querschnitt gesehen eine konkave Form aufweisen. Diese Gestaltung kann insbesondere bei hohem Flüssigkeitsdruck zu einer unkontrollierbaren Nachgiebigkeit führen, die sich nachteilig auf den angestrebten gleichmäßigen, in einer Richtung fließenden Flüssigkeitsstrom durch die Pumpenkammer bzw. auf den volumetrischen Wirkungsgrad auswirken kann.
Die DT-AS 11 80 621 zeigt eine Membranpumpe, deren Pumpenkammer an der Unterseite durch ein kreisförmiges festes Bauteil und an ihrer Oberseite durch ein ringförmiges elastisches Bauteil begrenzt ist, welches in der Art einer Membran ausgebildet ist bzw. wirkt. Auch bei dieser Pumpe bietet die ringförmige Membran dem Flüssigkeitsdruck in der Pumpenkammer eine beachtliche Angriffsfläche, die aufgrund einer unkontrollierbaren Nachgiebigkeit zu den vorstehend an Hand der US-PS 24 07 792 bereits beschriebenen Nachteilen führt.
Die NO-PS 65 724 zeigt eine Brennstoff-Membranpumpe nebst verschiedenen Ausgestaltungen von Membranquerschnitten, wobei mehrere konzentrisch zueinander angeordnete Ringe vorgesehen sind, so daß es beim Pumpbereich zu einer Zickzackform bzw. sinusähnlichen Form des Betätigungsmittels kommt. Auch bei dieser Pumpe ist die Nachgiebigkeit des Betätigungsmittels bzw. der Membran insbesondere bei hohen Drücken mithin unbestimmt. Überdies treten in den elastischen Elementen Wechselbeanspruchungen auf, da eine beachtliche radiale Zusammendrückung nicht gegeben ist und aufgrund der gewählten Konstruktion auch nicht zu verwirklichen wäre.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Flüssigkeitspumpen unter Vermeidung ihrer Nachteile zu verbessern und eine Flüssigkeitspumpe der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, mit welcher gegenüber den bekannten Pumpen bei Erzielung eines weitgehend kontinuierlichen Flüssigkeitsstromes selbst bei einer Pumpflüssigkeit mit festen Bestandteilen eine beachtliche höhere Lebensdauer zu erzielen ist, wobei eine Gleitbewegung oder gar ein Wandern zwischen den Kontaktflächen des Dichtungsringes einerseits und der Pumpenkammer andererseits sowie beachtliche Wechselbeanspruchungen des Dichtungsringes und eine unkontrollierte Nachgiebigkeit des Betätigungselementes weitgehend vermieden werden sollen.
Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mindestens der im Spielraum liegende Teil des Dichtungsringes in einer die Achse des Betätigungselementes enthaltenden Ebene eine derartige Querschnittsform aufweist, daß er in radial zusammengedrücktem Zustand des Dichtungsringes an derjenigen Seite des Betätigungselementes, an welcher Druck gegen die zu fördernde Flüssigkeit ausgeübt wird, eine axiale Ausbauchung erfährt, ohne dabei einzuknicken; daß sowohl die axiale Abmessung als auch die radiale Abmessung des im Spielraum befindlichen Teils des Dichtungsringes größer sind als die radiale Breite des Spielraums, wobei die radiale Abmessung so getroffen ist, daß die Zusammendrückung des Dichtungsringes in allen Arbeitsstellungen des Betätigungselementes im gesamten Dichtungsring vorhanden ist; und daß die radiale Abmessung des Spielraums im Vergleich zu der radialen Abmessung des mittleren Hauptabschnittes des Betätigungselementes klein ist.
Betrachtet man ein würfelförmiges Elementarteilchen des elastischen Dichtungsringes, so zeigt sich, daß eine axiale Bewegung des Betätigungselementes eine Verformung des würfelförmigen Elementarteilchens zu einem Parallelepipedon hervorruft. Die dieser Verformung entgegengerichtete Widerstandskraft ergibt sich im wesentlichen aus der Scherbeanspruchung zwischen den inneren und äußeren radialen Begrenzungsflächen des Elementarteilchens, die parallel zur Achse des Dichtungsringes und rechtwinklig zu einem sich von der Achse aus erstreckenden Radialstrahl verlaufen. Auch aufgrund einer Zugbeanspruchung, die schräg zu einem von der Achse des Dichttungsringes ausgehenden Radialstrahl wirkt, werden Widerstandskräfte hervorgerufen, die einer Verformung entgegenwirken.
Durch die Vorspannung des Dichtungsringes aufgrund der radialen Zusammendrückung kommt es nicht zu Zugbeanspruchungen bzw. diese werden herabgesetzt. Dadurch wird die Möglichkeit einer Überbeanspruchung eines würfelförmigen Elementarteilchens des Dichtungsringes und damit des gesamten Ringes wesentlich verringert..
Es wurde gefunden, daß die vorstehend beschriebene radiale Kompression des Dichtungsringes die für einen bestimmten Axialhub des Betätigungselementes erforderliche Antriebsleistung gegenüber Verhältnissen, bei denen der Dichtungsring nicht unter radialer Vorspannung steht, erheblich herabsetzt. In einzelnen Fällen ging die erforderliche Antriebsleistung auf ein Neuntel des vorher, d. h. also bei nicht vorhandener Radialkompression, erforderlichen Wertes zurück.
Durch die axiale Ausbauchung an derjenigen Seite des Betätigungselementes, an welcher Druck gegen die zu fördernde Flüssigkeit ausgeübt wird, wird sichergestellt, daß die vom ursprünglichen Ruhezustand her vorhandene radiale Zusammendrückung in jedem Elementarteilchen des Dichtungsringes aufrechterhalten bleibt, wodurch nicht nur die für eine axiale Bewegung des Betätigungselementes erforderliche Antriebsleistung erheblich herabgesetzt, sondern auch die Lebensdauer des Dichtungsringes beachtlich erhöht ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Die Erfindung und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ist nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf. eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine im Aufriß und Längsschnitt gezeigte Ansicht einer das Erfindungsgemäße Betätigungselement verwendenden Pumpe,
F i g. 2, 3 und 4 Schnittansichten einer Ausführungsform eines bei der Erfindung verwendbaren Dichtungsrings,
Fig. 5 eine Schnittansicht «einer weiteren Ausführungsform eines Dichtungsrings und
F i g. 6 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Dichtungsrings.
Der Pumpenkörper hat ein Hauptteil 10 mit einem Einlaßleitungsabschnitt 11, mit dem ein biegsames Einlaßrohr beliebiger Länge verbunden werden kann. Der Einlaßleitungsabschnitt 11 weist an seinem oberen Ende eine ringförmige Einlaßkammer 19 auf, weiche mit dem unteren Teil des Abschnittes 11 über nicht gezeigte, an beiden Seiten eines Lagergehäuses 21 angeordnete Durchlässe in Verbindung steht.
Über der Einlaßkammer 19 weist die Pumpe ferner eine Pumpenkammer 24 auf, deren Wand in einen unteren Abschnitt 25 und einen oberen Abschnitt 26 unterteilt ist. Diese Abschnitte werden durch nicht gezeigte
am Umfang der Pumpenkammer angeordnete Zugstangen in ihrer Stellung gehalten.
In der Pumpenkammer ist ein Betätigungselement 33 angeordnet, das einen mittleren Hauptabschnitt 32 aufweist, der zweckmäßig ein in Draufsicht kreisförmiges Metallgußstück ist. Nahe seinem Umfangsrand ist der mittlere Hauptabschnitt 32 mit einer Anzahl von Öffnungen 34 versehen, durch welche die zu pumpende Flüssigkeit von dem von dem unteren Kammerwandabschnitt umgebenen Teil der Kammer in den oberen Teil der Pumpenkammer gelangen kann.
Mit dem Betätigungselement ist ein Ventil 52 in Form einer Scheibe aus Gummi oder anderen elastischem Material verbunden, welche die Öffnungen 34 abdeckt und durch eine Buchse 54 in Stellung gehalten wird, die am oberen Ende eines Bolzens 51 angeordnet ist, der den mittleren Hauptabschnitt 32 des Betätigungselementes über eine Kolbenstange 47 mit einem Exzenterring 46 verbindet. Der Ring 46 ist mittels eines Lagers 45 auf einem Exzenter 44 einer durch einen Verbrennungsmotor 36 angetriebenen Welle 23 gelagert.
Der mittlere Hauptabschnitt 32 des Betätigungselements 33 ist an seinem äußeren Umfang mit einem Dichtungsring 35 aus elastischem Material versehen, der flüssigkeitsdicht mit der Wand der Pumpenkammer verbunden ist.
Die Kolbenstange 47 ist gegenüber dem unteren Ende der Pumpenkammer durch einen Dichtungsring 48 abgedichtet, der ähnlich dem Dichtungsring 35 ausgebildet sein kann, aber auf Grund des durchmessermäßigen Unterschieds zwischen der Kolbenstange und dem Hauptabschnitt des Betätigungselements einerseits, sowie zwischen der diesen Ring 48 aufnehmenden Öffnung am unteren Ende der Pumpenkammer und der Pumpenkammer selbst andererseits von anderer Größe ist.
Der obere Teil der Pumpenkammer steht mit einer Auslaßkammer 27 in Verbindung, an der das Auslaßrohr 63 angeschlossen, dessen Auslaßende mit 66 bezeichnet ist. Der untere Abschnitt 64 dieses Rohrs bildet zusammen mit an ihm angeschweißten oder anderweitig· befestigter Halterungen 67, 68 und 70 einen Stützrahmen für das aus dem Antriebsmotor 36 und dem Hauptteil 10 bestehende Pumpenaggregat.
Der Einlaßleitungsabschnitt 11 hat eine Dämpfungskammer 13 mit einer Membran 14, während der untere Abschnitt 64 des Rohrs 63 mit einer weiteren Dämpfungskammer 18 mit einer Membran 15 kommuniziert.
Die Auslaßkammer 27 hat einen vorstehenden zylindrischen Ansatz 57 mit Löchern 59, die durch eine Gummihülse 62 abgedeckt sind. Durch diese Anordnung wird eine elastisch* Ausdehnungskammer an der Auslaßseite der Pumpenkammer gebildet, die Spitzenbeschleunigungen der gepumpten Flüssigkeit herabsetzten kann.
Im Betrieb wird das Betätigungselement vorwärts d. h. bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach oben und anschließend in entgegengesetzter Richtung, d. h. in der Pumpenkammer nach unten bewegt, wobei durch das Ventil 52 des Betätigungselements in Verbindung mit den Dämpfungseinrichtungen 13, 14 und 18, 15 eine kontinuierlich in einer Richtung erfolgende Strömung der Flüssigkeit durch das Rohr 63 erzielt wird. Dabei werden an dem oberen und an dem unteren Ende der Pumpenkammer angeordnete Rückschlagventile 56 und 50 während des Betriebs der Pumpe dauernd offengehalten.
Es wird nunmehr unter Bezugsnahme auf die F i g. 2 bis 4 die Konstruktion des Betätigungselementes näher beschrieben. Der mittlere Hauptabschnitt 32 des Betätigungselementes hat einen solchen Durchmesser, daß zwischen seinem äußeren Umfang und der Innenfläche der Seitenwand der Pumpenkammer, bestehend aus dem unteren und oberen Teil 25 bzw. 26, ein kleiner Spielraum 32a entsteht.
Der Spielraum 32a ist von dem Dichtungsring 35 ausgefüllt, welcher in axialer Richtung festgehalten ist,
d. h., er liegt nichtgleitend am Umfang des mittleren Hauptabschnitts 32 und an der äußeren Seitenwand der Pumpenkammer an.
Dies wird bei der Form des Dichtungsringes und der Konstruktion des Betätigungselementes und der Pumpenkammer, die in den F i g. 2 bis 4 dargestellt sind, dadurch erreicht, daß der Umfang des mittleren Hauptabschnittes des Betätigungselementes 32 mit einer Nute 32b versehen ist, welche den inneren Rand des Dichtungsringes 35 aufnimmt.
In ähnlicher Weise wird der äußere Rand des Dichtungsringes 35 in nichtgleitender Beziehung zur Seitenwand der Pumpenkammer gehalten, indem das obere und das untere Teil 24 bzw. 25 der Pumpenkammerwand zusammen eine Nute 25a bilden.
In jedem Fall ist die Breite des Bodens der Nuten 326 und 25a gleich oder etwas kleiner (in axialer Richtung des Betätigungselementes gemessen) als die entsprechende Breite der inneren Umfangsfläche 35a und der äußeren Umfangsfläche 35b des unbeanspruchten in F i g. 2 gezeigten Dichtungsringes, oder als die entsprechenden Breiten dieser Flächen, wenn sich der Dichtungsring unter radialem Druck befindet. Auf diese Weise wird eine zwangsläufige Halterung gegen eine Gleitbewegung zwischen jeder dieser Flächen 35a, 356 und dem Betätigungselement bzw. der Pumpenkammerwand, wie der Fall liegen mag, durch den Anschlag zwischen dem Dichtungsring und den seitlichen Begrenzungsflächen der betreffenden Nuten erzielt.
Die seitlichen Begrenzungsflächen -32c und 32c/ der Nuten 32£> divergieren zueinander in Richtung vom Boden der Nuten zu deren Öffnungen, wobei die seitlichen Begrenzungsflächen 25b und 25c der Nute 25a in ähnlicher Weise divergieren.
Der radiale Abstand zwischen den Böden der beiden Nuten ist so gewählt, daß der Dichtungsring einem radialen Druck ausgesetzt wird. Unterschiedlich große radiale Drücke können je nach der Größe der axialen Verdrängung, die das Betätigungselement bewirken soll und je nach dem axialen Druck, den der Dichtungsring von der gepumpten Flüssigkeit aufnehmen muß, zur Anwendung kommen. In den meisten Fällen ist eine radiale Kompression befriedigend, welche die radiale Breite des Dichtungsringes um 10 bis 20%, durchschnittlich 15%, verringert.
Es wird weiterhin bevorzugt, daß die axiale Abmessung des Ringes an seiner inneren Umfangsfläche 35a etwa größer ist als an seiner äußeren Umfangsfläche 35£>, um eine größere Gleichförmigkeit der Beanspruchung des ganzen Materials des Dichtungsringes zu bewirken.
Die radiale Kompression bewirkt, daß die in axialer Richtungweisenden Fläche 35c und 35c/des Dichtungsringes eine konvex gekrümmte Form annehmen, wie dies in dem Querschnitt in den F i g. 3 und 4 ersichtlich ist.
Vorzugsweise werden auch die seitlichen Begrenzungsflächen 25b, 25c und 32c, 32c/ konvex gekrümmt
ausgebildet.
Es ist vorteilhaft, wenn wenigstens eines der sich gegenüberliegenden, von den seitlichen Begrenzungen der Nuten und den gegenüberliegenden Rändern des Dichtungsringes gebildeten Flächenpaare diese konvex gekrümmte Form hat, um das relative Gleitmoment beim Berühren dieser Flächen, wie dies zwischen den Flächen 35c und 32c an der oberen Seite des Dichtungsringes und den Flächen 35c/ und 25c an der unteren Seite des Dichtungsringes ersichtlich ist, auf ein Minimum zu beschränken, wenn sich das Betätigungselement 32 zum unteren Ende seines Hubes bewegt, wobei die Mittelebene 35e gegenüber der Bezugebene 35/"um einen Winkel von etwa 17° abgebogen wird. Bei einem zwischen der Mittelebene und der Bezugsebene liegenden Ablenkungswinkel, der hier als »grundsätzlicher« Abbiegungswinkel bezeichnet wird, sind divergierende und vorzugsweise konvex gekrümmte Flächen sowohl für die seitlichen Begrenzungsflächen der Nuten als auch der in axialer Richtung weisenden Flächen des Dichtungsringes dazu geeignet, das Ausmaß, um welches würfelförmige Elementarteilchen des Ringmaterials über die »grundsätzliche« Abbiegung hinaus abgebogen werden, zu verringern. Jedes derartige Elementarteilchen wird von Flächen begrenzt, die im wesentlichen parallel zum Umfang und den oberen und unteren Flächen des Ringes sowie durch zwei Flächen, die im wesentlichen parallel zur Schnittebene des Ringes, wie in F i g. 2 bis 4 gesehen, liegen. Die nunmehr zu beschreibende und in den F i g. 3 und 4 dargestellten Anordnung begrenzt die Abbiegung der Elementarwürfel auf einen Wert, welcher nicht das zweifache des »grundsätzlichen« Abbiegungswinkels überschreitet und trägt somit wesentlich dazu bei, eine befriedigende Lebensdauer des Dichtungsringes zu erzielen. Die auftretenden Beanspruchungen sind vornehmlich Scherbeanspruchungen.
Der Dichtungsring kann entweder aus natürlichem oder synthetischem Gummi oder aus irgendeinem anderen Kunstharz mit ähnlichen elastischen Eigenschaften hergestellt sein.
Bei der wahlweisen, in F i g. 5 dargestellten Konstruktion sind Teile, die denen der bereits beschriebenen Ausführungsformen entsprechen, mit gleichen Bezugsziffern versehen, jedoch um 200 erhöht.
In diesem Falle weist der Dichtungsring 235 zwei ringförmige Abschnitte 235/7 und 235p auf, von denen jeder eine radiale Breite hat, die ausreichend klein gegenüber der axialen Dicke ist, um sicherzustellen, daß die durch die Axialbewegung des Betätigungselementes hervorgerufenen Beanspruchungen vornehmlich Scherbeanspruchungen sind. Wie dargestellt, beträgt das Verhältnis der radialen Abmessung zur axialen Abmessung etwa 1 :2. Der Ring wird ebenfalls einer radialen Kompression unterworfen.
Die beiden Ringabschnitte sind jeweils mit einem zwischengefügten Metallring 2351 verbunden. Während die Abschnitte 235/7 und 235p, falls erwünscht, einteilig über Halsabschnitte, die nachfolgend noch beschrieben werden sollen, mit Befestigungsabschnitten verbunden sein können, sieht eine bevorzugte Anordnung vor, daß weitere Metallringe 235r und 235s an der inneren und äußeren Fläche des Ringes vorgesehen sind, wobei diese Metallringe mit den entsprechenden Ringabschnitten 235/? und 235ί verbunden sind. Die Nuten 2326 und 225a sind so bemessen, daß sie die Metallringe 235rund 2355 mit festem Sitz aufnehmen.
Wahlweise können die Metallringe durch an ihnen vorgesehene Befestigungselemente in Stellung gehalten werden, wie beispielsweise durch Schrauben, die sich durch Bohrungen in dem mittleren Hauptabschnitt des Betätigungselementes und den Seitenwänden der Pumpenkammer erstrecken, wobei diese Bohrungen an ihren äußeren Enden durch Dichtungsscheiben und auf den Schrauben vorgesehenen Muttern geschlossen sind.
Bei der in F i g. 6 dargestellten Form des Dichtungsringes sind Teile, welche denen mit Bezug auf die F i g. 2 bis 4 bereits beschriebenen entsprechen, mit gleichen Bezugsziffern versehen jedoch um 300 erhöht. Der Dichtungsring 335 weist eines mittleren Hauptabschnitt 335g- und zwei Befestigungsabschnitte 335Λ und 335y auf, die in entsprechenden Nuten 332Ö und 325a des Betätigungselementes bzw. der Seitenwand der Pumpenkammer aufgenommen sind.
Diese Befestigungsabschnitte haben eine Form welche der durch die Nuten gebildeten Form entspricht und können entweder die gleichen oder etwas größere Abmessungen aufweisen, so daß jeder Befestigungsabschnitt zwangsläufig die Form der Nute annehmen muß, wenn sie zwischen die Seitenwände der Pumpenkammer und in das Betätigungselement mit radialer Kompression eingebaut werden.
Der mittlere Abschnitt des Ringes ist einteilig mit den Befestigungsabschnitten über Halsabschnitte 335k und 335/ verbunden, welche in axialer Richtung der Pumpenkammer gemessen eine geringere Dicke aufweisen als der mittlere Abschnitt oder die Befestigungsabschnitte.
In axialer oder etwa axialer Ausrichtung mit den Halsabschnitten weist der Ring Nuten auf, die durch gegenüberliegenden Seitenflächen begrenzt sind, von denen vier Paare vorgesehen sind, die mit 335m, 335/7, 335p, 335g,335r, 335s, 3351,335u bezeichnet sind.
Die axiale Dicke der Halsabschnitte 335/, 335k ist derart, daß sie bei einer Relativbewegung in axialer Richtung zwischen dem Betätigungselement und der Seitenwand der Pumpenkammer vornehmlich auf Scherung beansprucht werden.
Obwohl der Dichtungsring in F i g. 6 mit gegenüberliegenden Flächenpaaren 335m bis 335u gezeigt ist, bei denen jedes Paar einen Abstand voneinander aufweist, dürfte es klar sein, daß in der Praxis diese Flächen durch die radiale Kompression des Dichtungsringes in Anlage aneinander gebracht werden. Wenigstens eine Fläche eines jeden Paares ist vorzugsweise konvex gekrümmt, so daß, wenn sie in Anlage an die Gegenfläche gebracht sind, eine Abwälzung zwischen dem mittleren Abschnitt 335g des Ringes und den Befestigungsabschnitten 335Λ und 335/ erfolgt.
Die Dicke des mittleren Abschnitts ist derart, daß dieser Biegungsbeanspruchungen infolge des Druck-Unterschiedes über und unter dem Dichtungsring widersteht.
Die Nute 325a ist im Querschnitt schwalbenschwanzförmig ausgebildet, wobei beide Nuten, falls erwünscht, so ausgebildet sein können. Falls erwünscht, können die radialen Abmessungen der zugeordneten Befestigungsabschnitte 335y in ungespanntem Zustand größer sein als die der Nuten, so daß diese Befestigungsabschnitte, wenn sie in die Nute eingebaut werden, durch radiale Kompression vorgespannt werden. Die Halterung des Ringes kann hinsichtlich beider Befestigungsabschnitte unterstützt werden, indem der Ring mit dem Metall, aus dem das Betätigungselement und die Seitenwand der Pumpenkammer hergestellt ist, verbunden werden.
509 686/22
Es dürfte verständlich sein, daß, obwohl der in den F i g. 2 bis 4 und 6 dargestellten Dichtungsring zufriedenstellend in den Nuten des Betätigungselementes und der Seitenwand der Pumpenkammer gegen Verschiebung unter dem Druck der zu pumpenden Flüssigkeit gehalten wird, was durch die radiale Kompression des Dichtungsringes unterstützt wird, er, falls erwünscht, mit dem Boden der Nuten verbunden sein könnte.
Die zuvor beschriebenen Dichtungsringe können
zwischen dem Betätigungselement und der Seitenwand der Pumpenkammer und zwischen der Kolbenstange 47 und dem Umfang des Loches am unteren Ende der Pumpenkammer verwendet werden.
Im letzteren Falle bewirkt der Dichtungsring bis zu einem gewissen Grade eine seitliche Abstützung der Kolbenstange. Beide Dichtungsringe zusammen können irgendeinem seitlichen Schub des Betätigungselementes und der Übertragungsmittel während des Betriebes der Pumpe widerstehen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Flüssigkeitspumpe mit einer Pumpenkammer und einem relativ zur Pumpenkammer hin- und herbeweglichen Betätigungselement, das einen verhältnismäßig starren mittleren Hauptabschnitt aufweist, der durch ein Übertragungsglied mit einem Antriebselement verbunden ist, und mit einem einzigen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Dichtungsring aus elastischem Material, der in radial zusammengedrücktem Zustand in einem Spielraum zwischen der Mantelfläche des mittleren Hauptabschnittes des Betätigungselementes und der Seitenwandung der Pumpenkammer in fester, flüssigkeitsdichter Anlage gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der im Spielraum (32a) liegende Teil des Dichtungsringes (35, 235, 335) in einer, die Achse des Betätigungselementes
(32) enthaltenden Ebene eine derartige Querschnittform aufweist, daß er in radial zusammengedrücktem Zustand des Dichtungsringes (35,335) an derjenigen Seite des Betätigungselementes (32) an welcher Druck gegen die zu fördernde Flüssigkeit ausgeübt wird, eine axiale Ausbauchung erfährt, ohne dabei einzuknicken; daß sowohl die axiale Abmessung als auch die radiale Abmessung des im Spielraum (32a) befindlichen Teils des Dichtungsringes (35,335) größer sind als die radiale Breite des Spielraums (32a), wobei die radiale Abmessung so getroffen ist, daß die Zusammendrückung des Dichtungsringes (35, 335) in allen Arbeitsstellungen des Betätigungselementes (32) im gesamten Dichtungsring (35, 335) vorhanden ist; und daß die radiale Abmessung des Spielraums (32a) im Vergleich zu der radialen Abmessung des mittleren Hauptabschnittes
(33) des Betätigungselementes (32) klein ist.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Zusammendrückung, welcher der im Spielraum (32a) liegende Abschnitt des Dichtungsringes (35, 335) ausgesetzt ist, eine Verringerung von etwa 10 bis 20% der radialen Breite des nichtvorgespannten Dichtungsringes (35, 135, 235, 335) hervorruft.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Durchbiegungswinkel eines jeden würfelförmigen Elementarelementes des Dichtungsringes (35, 335) höchstens das Zweifache des Basisdurchbiegungswinkels zwischen einer symmetrischen Bezugsachse (35/) durch den Dichtungsring (35) im nicht abgebogenen Zustand und der entsprechenden Symmetrieachse (35e) bei größter Abbiegung beträgt.
4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Spielraum (32a) liegende Abschnitt (335g) des Dichtungsringes (335) mit den inneren und äußeren Rändern (335Λ, 335/) des Dichtungsringes (335) durch Halsabschnitte (335A:, 335f) geringerer Dicke verbunden ist; und daß die Seitenflächen (335u, 335m, 335g, 335s) des im Spielraum (32a) liegenden Abschnittes (335g) des Dichtungsringes (335) sowie die nach innen gerichteten Seitenflächen (335f, 335/?, 335p, 335r) der in Nuten der Pumpenkammerwandung und des mittleren Hauptabschnittes (33) des Betätigungselementes (32) liegenden Randabschnitte (335Λ, 335/) konvex geformt sind.
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe mit einer Pumpenkammer und einem relativ zur Pumpenkammer hin- und herbeweglichen Betätigungselement, das einen verhältnismäßig starren mittleren Hauptabschnitt aufweist, der durch ein Übertragungsglied mit einem Antriebselement verbunden ist, und mit einem einzigen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Dichtungsring aus elastischem Material, der in radial zusammengedrücktem Zustand in einem Spielraum zwischen
ίο der Mantelfläche des mittleren Hauptabschnittes des Betätigungselementes und der Seitenwandung der Pumpenkammer in fester, flüssigkeitsdichter Anlage gehalten ist.
Bei Pumpen mit üblichen Kolben tritt infolge der gleitenden Bewegung zwischen dem Kolben einerseits und der Seitenwandung der Pumpenkammer andererseits eine Reibungskraft mit einer entsprechenden Abnutzung auf. Diese Erscheinungen werden noch verstärkt, wenn sich feste, insbesondere schleifende Bestandteile in der Pumpflüssigkeit befinden. Bei Membranpumpen zeigt sich aufgrund des elastischen Verhaltens der Membran darüber hinaus bei hohen Flüssigkeitsdrücken eine Neigung, die die für den Pumpvorgang erforderliche Bewegung nachteilig zu beeinflussen, so daß insbesondere bei hohen Flüssigkeitsdrücken ein kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom nicht zu erzielen ist. Insbesondere die Erscheinungen am bzw. im Dichtungsring führen zu einer unbefriedigenden niedrigen Lebensdauer.
Aus der FR-PS 13 78 242 ist eine Flüssigkeitspumpe bekanntgeworden, bei welcher ein relativ zu der Pumpenkammer hin- und herbewegliches Betätigungselement an seinem Umfang durch Verkleben fest mit einem aus einem elastischen Material bestehenden Dichtungsring verbunden ist, der seinerseits an seiner äußeren Mantelfläche auch noch mit der Innenseite des Zylinders verklebt ist. Kommt es bei einer derartigen Pumpe aufgrund der ständig hin- und hergehenden Pumpbewegung und der damit verbundenen Wechselbeanspruchungen zu Ablöseerscheinungen an der Innen- oder Außenseite des elastischen Ringes, so geht mithin die Dichtigkeit zwangsläufig verloren, und die Pumpe arbeitet nicht mehr ordnungsgemäß. Außerdem ergeben sich bei dieser bekannten Flüssigkeitspumpe erhebliche Wechselbeanspruchungen innerhalb des elastischen Ringes, welche die Lebensdauer insbesondere deswegen nachteilig beeinflussen, weil der »Dichtungsring« gleichzeitig als Membran wirkt, um die zu pumpende Flüssigkeit durch axiale Verdrängung durch die Pumpe zu fördern, so daß für nennenswerte Förderströme beachtliche Hübe oder/und Drehzahlen erforderlich sind, was sich beides unter den gegebenen Umständen nachteilig auf die Lebensdauer auswirkt.
. ' Die GB-PS 5 68 781 zeigt eine Flüssigkeitspumpe, bei welcher zwischen dem Dichtungsring einerseits und den an ihn angrenzenden Elementen andererseits zwar keine feste Klebverbindung vorhanden ist, sondern bei welcher der Dichtungsring mit dem Kolben und der Zylinderwandung jeweils in einem rollenden Eingriff steht, doch ergeben sich bei einer derartigen Ausgestaltung insbesondere bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten einerseits und sich aufbauendem Hochdruck andererseits durch Abrollen des Dichtungsringes auf dem Kolben und der Zylinderwar.dung betriebliche Gefahren, die nicht zu einer befriedigenden Lösung führen können.
In der US-PS 24 07 792 ist ein Dichtungsring bzw. eine Membran mit Außenseiten beschrieben, die je-
DE19651528535 1965-02-11 1965-02-11 Flüssigkeitspumpe Expired DE1528535C3 (de)

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DES0095406 1965-02-11

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DE1528535A1 DE1528535A1 (de) 1970-04-30
DE1528535B2 DE1528535B2 (de) 1975-06-19
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