DE19634518A1 - Kolbenpumpe mit Entlastungsventil - Google Patents
Kolbenpumpe mit EntlastungsventilInfo
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- F04B49/03—Stopping, starting, unloading or idling control by means of valves
- F04B49/035—Bypassing
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe, insbe
sondere Kolbenvakuumpumpe, mit einem Zylinder, mit einem
Kolben, mit einer pumpaktiven Kolbenstirnseite, mit ei
nem in die Wandung des Zylinders mündenden Gaseinlaß,
mit einem der pumpaktiven Stirnseite des Kolbens zuge
ordneten Auslaßventil und mit einem Entlastungsventil,
über das Gas in den Kompressionsraum gelangt, wenn sich
die pumpaktive Kolbenstirnseite in Richtung Gaseinlaß
bewegt.
Aus der EU-A-280 264 ist eine Kolbenpumpe dieser Art be
kannt. Die der pumpaktiven Stirnseite des Kolbens zuge
ordnete Zylinderstirnseite ist Träger des Auslaßventils.
Neben dem Auslaßventil befindet sich das Entlastungsven
til, über das der Gaseinlaß erfolgt, wenn sich der Kol
ben in Richtung Gaseinlaß bewegt. Diese Maßnahme hat ei
ne den Antriebsmotor der Kolbenpumpe entlastende Wir
kung. Ohne Entlastungsventil erzeugt der Kolben nach dem
Schließen des Auslaßventils während seiner Bewegung in
Richtung Gaseinlaß im Kompressionsraum einen Unterdruck,
der erst nach dem Öffnen des Gaseinlasses gebrochen
wird. Dadurch entsteht im Bereich der Kolbenstirnseiten
ein ansteigender Differenzdruck, der die Wirkung einer
der Kolbenbewegung entgegengerichteten Kraft hat und den
Antriebsmotor belastet. Ist das Entlastungsventil vor
handen, gelangt bereits kurz nach dem Schließen des Aus
laßventiles Gas in den Kompressionsraum. Ein maßgebli
cher Differenzdruck entsteht nicht mehr.
Das Entlastungsventil nach dem Stand der Technik steht
ständig mit dem Kompressionsraum in Verbindung und muß
entsprechend stabil ausgebildet sein. Bereits kleine
Leckagen beeinträchtigen in hohem Maße das Kompressions
vermögen der Pumpe.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
das Entlastungsventil einer Kolbenpumpe der eingangs er
wähnten Art derart zu gestalten, daß die Gefahr einer
maßgeblichen Beeinträchtigung des Kompressionsvermögens
der Pumpe nicht mehr besteht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
der Gas eintritt in den Kompressionsraum bei offenem Ent
lastungsventil über eine Bohrung erfolgt, die in die
Wandung des Zylinders mündet, und daß sich die Mündung
dieser Bohrung zwischen dem Gaseinlaß und dem Ort befin
det, den die pumpaktive Kolbenstirnseite in ihrem aus
laßventilseitigen Totpunkt einnimmt. Der besondere Vor
teil dieser Maßnahmen liegt darin, daß der Gas eintritt
des Entlastungsventiles in der letzten Phase der Kom
pression vom Kolben abgedeckt ist, das heißt, vom Kom
pressionsraum getrennt ist. Hohen Druckdifferenzen ist
das Entlastungsventil nicht mehr ausgesetzt, so daß es
einfach und preiswert gestaltet sein kann. Selbst ein
geringfügig undichtes Entlastungsventil beeinträchtigt
das Kompressionsvermögen nur wenig. Das Entlastungsven
til arbeitet völlig unabhängig vom Auslaßventil. Da
durch, daß der Eintritt für das Entlastungsgas in der
letzten Phase der Kompression vom Kompressionsraum ge
trennt ist, entfällt auch jeder Totraum, der bei bekann
ten Entlastungsventilen unvermeidbar ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen
anhand von in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausfüh
rungsbeispielen erläutert werden.
In allen Figuren ist jeweils nur derjenige Bereich des
Gehäuses 1 einer Kolbenvakuumpumpe nach der Erfindung
dargestellt, in welchem sich ein Zylinder 2 mit einem
Kolben 3 und einem Zylinderkopf 4 befindet. Entsprechend
der gewünschten Stufenzahl der Kolbenvakuumpumpe können
eine oder mehrere einstufige Zylinder-Kolbeneinrichtun
gen oder auch Ausführungen, bei denen beide Zylinder
stirnseiten Pumpfunktionen haben, im Gehäuse der Pumpe
untergebracht sein. Eine Kurbelwelle 5 und eine Pleuel
stange 6 sind in den Figuren schematisch angedeutet.
Bei allen Ausführungen sind mit 7 ein in den Kompressi
onsraum 8 mündender Gaseinlaß und mit 9 ein Gasauslaß
bezeichnet. Der Gaseinlaß 7 hat die Form einer in die
Wand des Zylinders 2 eingelassenen Ringnut, die mit ei
nem nicht dargestellten Einlaßkanal in Verbindung steht.
Der Gasauslaß 9 ist an eine im Zylinderkopf 4 ausgebil
dete Kammer 11 angeschlossen. Das Auslaßventil 12 mit
seinem Ventilteller 13 und seinem Ventilsitz 14 befindet
sich zwischen Gaseinlaß 7 und Gasauslaß 9.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist
das Ventil 12 in die der pumpaktiven Kolbenstirnseite 16
zugeordnete Stirnseite 17 des Zylinders 2 eingelassen,
welche Bestandteil des Zylinderkopfes 4 ist. Der Ventil
teller 13 ist in nicht näher dargestellter Weise in Kam
mer 11 aufgehängt und steht unter der Wirkung einer
Druckfeder 18. Das Ventil 12 ist also im drucklosen Zu
stand geschlossen. Die Öffnung des Ventils 12 erfolgt
mit Hilfe des Kolbens 3 selbst. Er ist mit einem dem
Ventilteller 13 zugeordneten Vorsprung 19 ausgerüstet,
der kurz vor dem Erreichen des kompressionsraumseitigen
Totpunkts mit dem Ventilteller 13 in Eingriff gelangt
und das Ventil 12 öffnet. Der Vorsprung 19 kann auch auf
dem Ventilteller 13 angeordnet sein.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bildet der Ventil
teller 13 die gesamte, im Bereich des Zylinderkopfes 4
gelegene Zylinderstirnseite. Sein Durchmesser ist größer
als der Innendurchmesser des Zylinders 2, so daß der
stirnseitige Rand des Zylinders 2 die Funktion des Ven
tilsitzes 14 hat. Der etwa kreisscheibenförmige Ventil
teller 13 kann aus einem flexiblen Werkstoff, zum Bei
spiel aus Federstahlblech, bestehen. Mit Hilfe eines
zentral angeordneten, stiftförmigen Trägers 21 ist er an
einer Wandung der Kammer 11 aufgehängt und wird derart
in seiner Position gehalten, daß das Ventil 12 selbst
dichtend geschlossen ist.
Die sich an die Stellung des Kolbens 3 in Fig. 3 an
schließende Kolbenbewegung in Richtung Zylinderkopf 4
bewirkt zunächst ein Schließen des Gaseinlasses 7, da
nach eine Kompression der eingeströmten Gase und
schließlich die Öffnung des Ventils 12, so daß die kom
primierten Gase in die Kammer 11 gelangen und von dort
aus durch den Gasauslaß 9 strömen. Auch bei dieser Aus
führungsform wird das Ventil 12 vom Kolben 3 betätigt.
Dazu ist der Kolbenhub um den Öffnungsweg des Ventils
verlängert. Kurz vor dem Erreichen seines dem Zylinder
kopf 4 benachbarten Totpunktes kommen Kolben 3 und Ven
tilteller 13 in Eingriff. Die sich daran anschließende
Kolbenbewegung bis zum Totpunkt ist der Öffnungsweg des
Ventils. Die dem Zylinderkopf 4 zugewandte Kolbenstirn
seite 16 ist konkav (muldenförmig, d. h. mit zentraler
Vertiefung) ausgebildet. Die Öffnung des Ventils 12 er
folgt dadurch, daß der äußere Rand des flexiblen Ventil
tellers 13 vom Ventilsitz 14 abhebt. Dieses kann dadurch
geschehen, daß komprimierte Gase den äußeren Rand des
Ventiltellers 13 anheben. Reicht der erzeugte Gasdruck
nicht aus, dann bewirkt der Kolben 3 die Öffnung des
Ventils 12. Sein äußerer Rand berührt kurz vor dem Er
reichen seines dem Zylinderkopf benachbarten Totpunktes
den äußeren Rand des Ventiltellers 13 und hebt ihn von
seinem Ventilsitz 14 ab, so daß das komprimierte Gas
ausströmen kann.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 haben beide Stirnseiten
der Kolben-Zylinder-Einrichtung Pumpfunktionen. Wegen
der Durchführung der Pleuelstange 6 bis in das Innere
des Kolbens 3 ist es erforderlich, den dem Zylinderkopf
4 entfernt gelegenen Kompressionsraum 26 ringförmig aus
zubilden. Dazu ist der Kolben 3 mit einer Abstufung 27
ausgerüstet, die den Stirnwandabschnitt mit 28 und den
zylindrischen Abschnitt 29 umfaßt. Dieser hat gegenüber
dem übrigen Teil des Kolbens 3 eine reduzierten Durch
messer.
Der Gaseinlaß der kreisringförmigen Pumpstufe ist eben
falls als Ringnut in der Wandung des Zylinders 2 aus ge
bildet und mit 31 bezeichnet. Das Ventil 32 umfaßt den
kreisringförmigen Ventilteller 33. Den Ventilsitz 34
bildet wieder die Stirnseite des Zylinders 2. Beim dar
gestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilteller 33
an einem Träger 36 befestigt, der am kurbelwellenseitig
gelegenen Zylinderkopf 37 aufgehängt ist. Der Träger hat
die Form einer Hülse, die den zylindrischen Abschnitt 29
des Kolbens 3 führt. Teller 33 und Träger 36 können ein
stückig ausgebildet sein und zum Beispiel aus Kunststoff
bestehen. Im kurbelwellenseitig gelegenen Zylinderkopf
37 befindet sich die kreisringförmige Kammer 38, an die
sich der Gasauslaß 39 anschließt. Der stirnseitige Ab
schnitt 28 des Kolbens 3 ist eben ausgebildet. Die Öff
nung des Ventils 32 erfolgt wieder durch eine Verlänge
rung des Kolbenhubs.
Bei allen Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3 ist
neben dem Auslaßventil 12 ein Entlastungsventil 47 vor
handen. Es befindet sich in einem Bypass 45, der die
Kammer 11 mit dem Kompressionsraum 8 verbindet. Das Ent
lastungsventil 47 ist als Rückschlagventil ausgebildet,
das geschlossen ist, wenn der Druck im Kompressionsraum
8 größer ist als der Druck in der Kammer 11, und das bei
umgekehrten Druckverhältnissen öffnet.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind beide pumpaktiven
Stirnseiten der Zylinder-Kolben-Einrichtung mit Entla
stungsventilen 47 bzw. 51 ausgerüstet. Das Ventil 51
liegt in einem Bypass 52, der den Kompressionsraum 26
(Mündung 53) mit der Kammer 38 verbindet.
Die Lage der Mündungen 46 bzw. 53 in den zugehörigen
Kompressionsraum 8 bzw. 26 sollte so gewählt werden, daß
sie in der Nähe derjenigen Stellen liegen, die die Kol
benstirnseiten 16 bzw. 28 einnehmen, wenn der Kolben 3
die zugehörigen Totpunkte einnimmt. Dadurch wird er
reicht, daß zum einen die Entlastungsventile in der
letzten Phase der Kompression von ihren Kompressionsräu
men getrennt sind und zum anderen die Entlastungsventile
nach Abschluß der Kompressionsphasen möglichst bald wie
der geöffnet werden.
Claims (4)
1. Kolbenpumpe, insbesondere Kolbenvakuumpumpe, mit
einem Zylinder (2), mit einem Kolben (3), mit einer
pumpaktiven Kolbenstirnseite (16, 28), mit einem in
die Wandung des Zylinders (2) mündenden Gaseinlaß
(7, 31), mit einem der pumpaktiven Stirnseite (16,
28) des Kolbens (3) zugeordneten Auslaßventil (12,
32) und mit einem Entlastungsventil, über das Gas
in den Kompressionsraum (8, 26) gelangt, wenn sich
die pumpaktiven Kolbenstirnseite (16, 28) in Rich
tung Gaseinlaß (7, 31) bewegt, dadurch gekennzeich
net, daß der Gaseintritt in den Kompressionsraum
(8, 26) bei offenem Entlastungsventil (47, 51) über
eine Bohrung erfolgt, die in die Wandung des Zylin
ders (2) mündet, und daß sich die Mündung (46, 53)
dieser Bohrung zwischen dem Gaseinlaß (7, 31) und
dem Ort befindet, den die pumpaktive Kolbenstirn
seite einnimmt, wenn der Kolben (3) seinen zugehö
rigen Totpunkt einnimmt.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Entlastungsventil (47, 51) als Rückschlagventil
ausgebildet ist.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß sich das Entlastungsventil (47, 51) in ei
nem Bypass (45, 52) befindet, der den zugehörigen
Kompressionsraum (8, 26) mit einer im zugehörigen
Zylinderkopf (4, 37) befindlichen Kammer (11, 38)
verbindet.
4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß beide Stirnseiten des Kolbens (3)
Pumpfunktion haben und jeweils mit einem Entla
stungsventil (47, 51) ausgerüstet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996134518 DE19634518A1 (de) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | Kolbenpumpe mit Entlastungsventil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996134518 DE19634518A1 (de) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | Kolbenpumpe mit Entlastungsventil |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19634518A1 true DE19634518A1 (de) | 1998-03-05 |
Family
ID=7803765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996134518 Withdrawn DE19634518A1 (de) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | Kolbenpumpe mit Entlastungsventil |
Country Status (1)
Country | Link |
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