DE1653517A1 - Pumping device - Google Patents
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Description
FABIAN CWE · .1053517FABIAN CWE · .1053517
8 München 2δ . Lipowskystr. 108 Munich 2δ. Lipowskystr. 10
Te!. 778956Te !. 778956
Unser Reichem mw-lg-10 Datum: 5. März 1967 Our Empire MW-LG -10 Date: March 5th, 1967
Emile David long, 321 Sharpe Street, Horseheads, Hew York/USA Emile David long, 321 Sharpe Street, Horseheads, Hew York / USA
PimpeinrichtungPimping device
Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte, elektromagnetische I3UEIpeinrichtung, insbesondere' mit einer Pumpe, die einen elektromagnetisch betätigten,, hin- und hergehenden Kolben || zum Zuführen von Druckmittel besitzt.The invention relates to an electronically controlled, electromagnetic I 3 UEIpeinrichtung, in particular 'with a pump that has an electromagnetically actuated "reciprocating piston || for supplying pressure medium.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer derartigen Pumpeinrichtung, die siea durch einen zuverlässigen Betrieb mit hotiem vi/irkungsgrad während einer langen Betriebsdauer auszeichnet, ferner durch eine einfache und wirtschaftliche Konstruktion und die Unabhängigkeit von der Lage der Pumpeinrichtung und von starκ en Schwingungen. . ■The object of the invention is to provide such a pump means SIEA characterized by reliable operation with hotiem vi / irkungsgrad during a long operating time, also by a simple and economical construction and the independence of the position of the pumping means and star κ en vibrations . . ■
Äusführunjsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand derÄusführunjsbeispiele the invention are below with reference to the
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Zeichnungen besciirieöen« In diesen zeigtDrawings besciirieöen «In these shows
Pig. 1 in einem Vertikalschnitt nach der Linie 1-1 der Fi". 2 eine bevorzugte Ausfünrungsform der Urz'inaung,Pig. 1 in a vertical section along the line 1-1 of FIG a preferred form of Urz'inaung,
Figo 2 in einer Draufsicht die Anordnung nacn Fl:-;. 1 bei weggenommenem Deckel, vor der Einfünrung der Vergußrasoe,Figo 2 in a plan view the arrangement according to Fl: - ;. 1 when taken away Cover, before the insertion of the encapsulation razor,
Fig. 3 ein Schaltschema der Pumpeinrichtung und3 shows a circuit diagram of the pumping device and
Fig» 4 in einem Diagramm die Kennlinie der im Nahmen der Anmeldung verwendeten «Pumpenfeder im Vergleich mit der Kennlinie einer üblichen Feder«.FIG. 4 shows in a diagram the characteristic curve in the context of the application used «pump spring in comparison with the characteristic curve of a usual feather «.
In Fig. 1 besitzt ein Gehäuse 1 eine Eintrittskammer 2, eine Pumpkammer 3 und eine Austrittskammer M-» Die Eintritt skaim er enthält ein Filter .5· Ein Rückschlagventil 6 ist in einer Hülse 7 angeordnet, die sich abwärts von einer Zwischenwand- 6 erstreckt, welche die Pumpkamm.er 3 von der Eintrittskammer trennteIn Fig. 1, a housing 1 has an inlet chamber 2, a pumping chamber 3 and an outlet chamber M- » The inlet skaim contains a filter , which separated the pump chamber 3 from the inlet chamber
In der Pumpkammer 3 ist ein-Zylinder, 9 aus nicht-magnetisc/iom Werkstoff axial in einer solchen Stellung angeordnet, daß er die Sintrittskammer 2 mit der Austrittskammer 1A- verbindet« In dem Zylinder ist ein hohler Kolben 11 aus magnetischem. vTerlcsTjoff verschiebbar gelagert. In dem Kolben ist ein zweites Rückschlagventil 12 so angeordnet, daß beim Hin- und Hergehen des Kolbens Druckmittel.von der Sintrittskammer zu der Austrittskanimer durch den Zylinder 9 tritt. Zur Betätigung des Kolbens 11 dient eineIn the pumping chamber 3, a cylinder 9 made of non-magnetic material is axially arranged in such a position that it connects the entry chamber 2 with the outlet chamber 1 A- . In the cylinder is a hollow piston 11 made of magnetic. vTerlcsTjoff mounted displaceably. A second check valve 12 is arranged in the piston in such a way that when the piston moves back and forth, pressure medium passes through the cylinder 9 from the inlet chamber to the outlet canister. To actuate the piston 11 is used
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elektromac^netiseiie Sinriclitung mit einem Elektromagneten 13, der in der Pumpkainmer angeordnet ist und den Zylinder und Kolben umgibt;.. Dpr Elektromagnet iiat kreisförmige Polsehuhe 14 und 15» die durch ein zylindrisches Gehäuse 16 aus magnetischem ■-/erkstoff miteinander verbunden sind» Eine Feder 17 trachtet, den Kolben 11 auf..x:.rtn in eine Stellung zu bewegen, in der er. gegenüber dem Hle^rfcroma^neteii "versetzt isto.Beim Einschalten des "Elektromagnete.n "wird der Kolben abwärtsÄezogen, wobei die Feder gespannt wird. Bei ausgeschaltetem Elektromagneten dehnt "-" sich, die Feder aus, so daß der Kolben seinen Druck ausführt«, Elektroma c ^ netiseiie Sinriclitung with an electromagnet 13, which is arranged in the Pumpkainmer and surrounds the cylinder and piston; A spring 17 seeks to move the piston 11 to .x : .rtn into a position in which it. opposite the Hle ^ rfcroma ^ neteii " o. When the" Electromagnete.n "is switched on, the piston is pulled downwards, whereby the spring is tensioned. When the electromagnet is switched off, the spring" - "expands, so that the piston applies its pressure executes «,
Es ist eine Einrichtung "vorgesehen, die periodisch einen StromfluB durch den Elektromagneten herbeiführt, so dais sich der Kolben hin- und herbewegt. IVie am besten in den Figuren 2 und 5 gezeigt ist, besitzt diese Einrichtung eine elektrische Stromauelle 18, deren Einuspol geerdet und deren Pluspol über'einen handbetätigbaren Schalter1 20 mit dem Emitter eines ρηρ- !Transistors 19 Yerbunden ist. Der Kollektor dieses {Transistors <(| ist mit dem einen jJnae der T/ickluB.:; des "Zlektrosiagneten 13 verbunden« Das andere Ende der Wicklung des Slektromagneten ist aum ochiießen des Stromlcreises geschlossen. Bei leit fahl gern transistor liegt daher an dem Elektromagneten im -wesentlichen die Spannung der Stromquelle 18„ «-.A device is provided which periodically induces a current flow through the electromagnet so that the piston reciprocates. As best shown in FIGS the positive pole of which is connected to the emitter of a transistor 19 via a manually operated switch 1. The collector of this transistor is connected to one of the connections of the electrical circuit 13, the other end The winding of the electromagnet is closed around the current circuit.
Zum LeitfähigHiachen des !Pransi*stors 19 wird seine Basis geerdet bzw. mit dem Einuspol der Stromquelle verbunä.en, und zwar über einen induktionsfreien Btrombegrenzun-Tswidorstand 21« Der Wert dieses V/idore.taiides ist so ™ewählt, daß dsr durch ihn hiELdurch-To make the pransistor 19 conductive, its base is grounded or connected to the single pole of the power source via an induction-free Btromblimitedun-Tswidorstand 21 «The value this V / idore.taiides is chosen in such a way that dsr passes through it through
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fließende Basisstrom die Basiszone des Transistors stark -' sättigt,-so dal; der Transistor in dem Stromkreis des Elektromagnet en. leiteteflowing base current the base zone of the transistor strongly - 'saturates, -so dal; the transistor in the circuit of the electromagnet en. directed
Damit der Transistor periodisch gesperrt und dadurch der Elektromagnet. Ij5 stromlos wird und die Feder 17 den Druckhub des Kolbens 11 herbeiführen kann, sind die Basis und der Emitter des Transistors durch einen Schalter 22 miteinander verbunden, ' · d eier durch die Bewegung des Kolbens 11 gesteuert wirdoSo that the transistor is periodically blocked and thereby the electromagnet. Ij5 is de-energized and the spring 17 the pressure stroke of the Piston 11 can bring about, the base and the emitter of the transistor are connected to one another by a switch 22, '· which is controlled by the movement of the piston 11
Der Schalter 22 ist ein Herkon-Schalter und besitzt zwei Leiter in Form von Zungen aus elastischem, magnetischem Werkstoff, die einseitig an ge einem Ende einer dicht verschlossenen, zylindrischen Eöhre montiert sind. Die freien -Enden der Zungen überlappen einander und stehen normalerweise in geringem Abstand voneinander,, v7enn sich der Schalter zu dem Kraftfluß parallel der Achse in einem Magnetfeld befindet, stehen die einander Ä 'überlappenden Enden der magnetischen Leiter miteinander in Berührung, so daß der Schalter geschlossen ist,The switch 22 is a Herkon switch and has two conductors in the form of tongues made of elastic, magnetic material, which are mounted on one side at one end of a tightly closed, cylindrical tube. The free-ends of the tongues overlap each other and are normally at a small distance from each other ,, the switch v7enn to the power flow parallel to the axis in a magnetic field is, the mutually Ä 'overlapping ends of the magnetic conductors are in contact, so that the switch closed is,
Gemäß Fig. 2 ist der Schalter 22 in einem wiegenartigen G-estell 23 aus nichtmagnetischem Werkstoff im wesentlichen tangential zu dem Pumpzylinder 9 im Bereich des oberen Endes des-Kolbens angeordnet, wenn dieser in der Endstellung seines Druckhubes an • , den elastischen Widerlagern 24-, 25 (FIg, 1) des Gestells 23 anliegt* Stabförmige Dauermagneten 26 und 27 sind mit dem Gestell 23 fluchtend im wesentlichen -in derselben Horizontalebene wie der Schalter 22 auf entgegengesetzten Seiten des Pumpaylinders 9According to FIG. 2, the switch 22 is in a cradle-like frame 23 made of non-magnetic material essentially tangentially to the pump cylinder 9 in the area of the upper end of the piston arranged when it is in the end position of its pressure stroke on • the elastic abutments 24-, 25 (FIg, 1) of the frame 23 * Rod-shaped permanent magnets 26 and 27 are with the frame 23 aligned essentially in the same horizontal plane as the switch 22 on opposite sides of the pumpaylinder 9
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BAD OHIGiNALBATHROOM OHIGiNAL
angeordnet, wobei ungleichnamige Pole einander zugekehrt sind und den Schalter etwas überlappen," aber von seinen Endteilen im Abstand angeordnet sind. Infolge dieser Anordnung befindet sich der Schalter 22 in dem Magnetfeld, das von den Magneten 26, 27 erzeugt wird, und wird der Schalter unter der Wirkung des Kraftflusses dieses Feldes geschlossen, wenn der Elektromagnet den Kolben 11 angezogen hat* Am oberen Ende seines Hubes bildet der Kolben dagegen für den Kraftfluß einen Weg mit kleinem mag-arranged with dissimilar poles facing each other and slightly overlapping the switch but being spaced from its end portions. As a result of this arrangement, the switch 22 is in the magnetic field generated by the magnets 26, 27 and becomes the switch under the effect of the power flow closed this field when the electromagnet has attracted the piston 11 * at the top of its stroke, the piston on the other hand for the power flow provides a path with a small mag-
netischem Widerstand. Dieser Weg schließt den Schalter 22 für ^ den Kr&ftfluß kurz, so daß der Schalter sich öffnen kann.netic resistance. This path closes switch 22 for ^ the flow of force briefly so that the switch can open.
Zum dauerhaften una starren Verankern aller festen Bestandteile in der Pumpenkamm-'.r und der Austrittskammer werden diese Kammern nach dom Zusammensetzen aller Teile evakuiert und- dann mit einor geeigneten, flüssigen Vergußmasse, beispielsweise einem Epoxyharz, bis zum ITiveau des oberen Endes des Pumpenzylinders 9 gefüllt* Dieser Zylinder kann natürlich aus nichtmagnetischem V/erkotoff bestehen, beispielsweise aus Messing. Im. Rahmen der ^ Erfindung kann der Zylinder aber auch von der Vergußmasse selbst gebildet werden, wie es in Fig. 1 gezeigt ist« Zu diesem Zweck wird vor dem Vergießen ein zylindrischer Dorn eingesetzt, der denselben Durchmesser hat wie der Kolben, zusätzlich des normalen Übermaßes. Nach dem Aushärten des Harzes xvird der Dorn herausgezogen. Das zur Bildung des Zylinders verwendete Harz kann mit einer Substanz imprägniert werden, welche die Reibung herabsetzt und die physikalischen Eigenschaften verbessert.For permanent and rigid anchoring of all fixed components in the pump comb - '. r and the outlet chamber these chambers become evacuated after all parts have been assembled and then with A suitable, liquid casting compound, for example an epoxy resin, up to the level of the upper end of the pump cylinder 9 filled * This cylinder can of course consist of non-magnetic V / Erkotoff, for example brass. As part of the ^ Invention, the cylinder can also from the casting compound itself be formed as shown in Fig. 1 «For this purpose a cylindrical mandrel with the same diameter as the piston, plus the normal one, is used before casting Excess. After the resin has hardened, the mandrel is pulled out. The resin used to form the cylinder can be impregnated with a substance that reduces friction and improves physical properties.
Ein weiter-3 Merkmal der Erfindung betrifft besondere Eigen-Another feature of the invention relates to particular properties
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schäften der Pumpenfeder 17.shafts of the pump spring 17.
Die Kraft-Weg-Kennlinie einer, gewöhnlichen TJruci:-Scßzv:.ube:-ifoder ist in dein ganzen normalen Arbeitsbereich im wesentlichen oine G-ercde-o Fig. 4 zeigt die Bewegung des Kolbens als Funktion der Kraft. Die Kurve A silt für eine Pumpe mit einor üblichen Schrau benfeder." Ausgehend von einer anfänglichen Drucitkraft F-, am Ende des Abwärtslmbes des Kolbens übt die Jeder zu B ε-:? inn des Druckhübes des Kolbens den Druck Fv aus« Die Kurve B stellt die Kraft dar, welche der Elektromagnet -auf den.Kolben ausübt, um die Feder zu spannen, Wenn der Kolben in den Elektromagneten hereingezogen v,lud_, nimmt diese Kraft vor. einem Anfangs wert F,, auf den Wert 3V zu, der erreicht wird, v?enn sich der Kolben demThe force-displacement curve of an ordinary TJruci: -Scßzv: .ube: -ifoder is essentially oine in all of your normal workspace G-ercde-o Fig. 4 shows the movement of the piston as a function of the Force. The curve A is for a pump with a conventional screw benfeder. "Based on an initial compression force F-, am At the end of the downward movement of the piston, everyone exercises to B ε- :? inn of Pressure strokes of the piston the pressure Fv from «The curve B represents the Force which the electromagnet exerts on the piston in order to to tension the spring, When the piston is drawn into the electromagnet v, lud_, this force takes place. an initial value F ,, towards the value of 3V, which is reached when the piston approaches the
Ende seines Abwärtshubes nähert» Durch axe übers chui; kr aft Fn--F-. wird der Kolben nur über die Geschwindigkeit hinaus beschleunigt, bei der er den höchsten Wirkungsgrad hat, wobei " durch Turbulenz und Drosselung der Flüssigkeit in lern. Rückschlagventil 12 Energie verlorengeht,»The end of its downward stroke is approaching »By ax over chui; force F n --F-. the piston is only accelerated beyond the speed at which it has the highest efficiency, whereby "through turbulence and throttling of the liquid in learn. Check valve 12 energy is lost,»
Erfindungsgemäß wird ein beträchtlicher Teil dieser Terlustenergie ausgenutzt» /Zu diesem Zweck wird eine Feder mit veränderlicher Federrate verwendet?, deren Kraft-Weg-Kurve annähernd der Kurve B entspricht, so daß ein größerer Teil der von dem Elektromagneten erzeugten Energie in der Feder sesreichert rird und für den Druckhub des Kolbens zur Verfügung steht. Die Kraft nimmt von dem Anfangswert F1 auf F^ Su, wobei dar Vertikalabstand zwisc-hen einander entsprechenden Punkten der Kurven B und 0 dieselbe Größenordnung hat -wie zwischen F-^ und F,.. DieserAccording to the invention, a considerable part of this residual energy is used »/ For this purpose a spring with a variable spring rate is used, the force-displacement curve of which corresponds approximately to curve B, so that a larger part of the energy generated by the electromagnet is saved in the spring and is available for the pressure stroke of the piston. The force increases from the initial value F 1 to F ^ S u, the vertical distance between corresponding points on curves B and 0 being of the same order of magnitude as between F ^ and F, .. This
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BADORlGiNALBADORLGiNAL
Abstand ent vorteilt der zur Betätigung des Kolbens optimalen Kruftdifferens. Federn mit der gewünschten Kennlinie können spiral— öler kegelstumpfförmig sein oder gemäß 51Ig. .1 eine all iiühlicn sunemnende Ganghöhe "besitzen, so daß die ."/indungen von geringer -^anghohre eim.:_der fortschreitend berühren.Distance ent benefits the optimum force difference for actuating the piston. Springs with the desired characteristic can be frustoconical in spiral oiler or according to 5 1 Ig. .1 have an all-lowing pitch ", so that the."
In ^etrioc .:irJ urch Schließen des handbetätigbaren Schalters 20 der FlusOol der 3troi.iauelle an den Smltter des Transistors ■ 19 angeschlosaeii. Su diesem Seitpunkt ist der Herkon-Schalter offen, so daß der durch den l'/i der stand 21 fließende Strom die Basiszone des Transistors "sättigt, dieser leitfähig wird und durch den Tilektromagneten 13 Strom fließt. Wenn der Elektromagnet den Kolben'11 aus dem Bereich der Magneten,26, 2? herausgesogen hat, bewirkt der Kraftfluß zwischen den Magneten das Schließen des magnetischen Schalters 22. Dieser schließt jetzt die Basiszone des Transistors für den von dem Widerstand 21 kommenden Basisstrom kurz, -so daß der Elektromagnet IJ stromlos 7/ird. Die Feder 17 dehnt sich dann aus und bewirkt den Druckhub des Kolbens 11, bis dessen oberes Ende in das Feld der Magneten 26, 27 eintritt, so daß der Kolben den magnetischen Schalter for den Kraftfluß kurzschließt, der Schalter sich öffnet und das Gpiel r::ied-?rholt 7/ird. Da der Stromkreis "'des Herkon-Sehaltcrs induktionsfrei ist und einen geringen Wert, hat, erfolgt an den Kontakten kaum eine Funkenbildung und kann der Schalter praktisch unbegrenzt lange verwendet werden.In ^ etrioc.: By closing the manually operated switch 20 the flow of the 3troi.iauelle is connected to the switch of the transistor 19. At this point the Herkon switch is open, so that the current flowing through the l '/ i der stand 21 saturates the base zone of the transistor, this becomes conductive and current flows through the tilectromagnet 13 has sucked out the area of the magnets 26, 2 ?, the flow of force between the magnets causes the magnetic switch 22 to close The spring 17 then expands and causes the pressure stroke of the piston 11 until its upper end enters the field of the magnets 26, 27, so that the piston short-circuits the magnetic switch for the flow of force, the switch opens and that Gpiel r :: ied-? Rholt 7 / ird. Since the circuit "'of the Herkon-Sehaltcrs is induction-free and has a low value, there is hardly any sparking at the contacts and the switch can practically not Can be used for a limited time.
Die Ausdrücke "oben", "unten", "vertikal" und "harizontal" sind nur der Einfachheit halber unter Bezugnehme auf die ZeichnungThe terms "top", "bottom", "vertical" and "horizontal" are please refer to the drawing for the sake of simplicity
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verwendet worden« Tatsächlich, ist die Pumpe von ihrer Orientierung vollkommen unabhängig und arbeitet sie in allen Lagen gleich gut©«Indeed, the pump is out of its orientation completely independent and works equally well in all situations ©
Die vorstehend beschriebene Schaltung hat den besonderen Vorteil, daß.der Transistor unter DurchbruchsSpannungsbedingungen mit der Induktivität des Kollektorkreises belastet ist. Bei Unterbrechung des Stromflusses' in dem Elektromagneten erzeugt ' · der Zusammenbruch des den Elektromagneten umgebenden Feldes einen G-egen-EKK-Sto-ß in einem Zeitpunkt, in dem die Basio und der Emitter des Transistors durch den Herkon-Schalter 22 kurzge-" schlossen ist. Unter diesen Bedingungen ist die lOurchbruchsspannung zwischen Kollektor und Emitter so hoch, daß keine Fehlfunktion möglich ist«. Durch diese Anordnung wird eine Funkenbildung oder Hundfunkstörung vermieden und die Gebrauchedauer des Transistors praktisch unbegrenzt verlängerteThe circuit described above has the particular advantage that the transistor under breakdown voltage conditions is loaded with the inductance of the collector circuit. When the current flow is interrupted, 'generated in the electromagnet' the collapse of the field surrounding the electromagnet a G-egen-EKK-Sto-ß at a point in time in which the Basio and the Emitter of the transistor is short-circuited by the Herkon switch 22. Under these conditions, the breakdown voltage between collector and emitter so high that no malfunction is possible «. This arrangement creates a Spark formation or dog radio interference avoided and the duration of use of the transistor practically unlimited
' Vorstehend wurde ein Ausführungsbeispiel dargestellt uiii beschrieben, das jedoch.- im Panmen des Erfiiidun.^sgedanl-sens abge- . ändert werden kann.'Above, an embodiment was shown and described, But that - in the panic of the result. ^ sgedanl-sens. can be changed.
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