DE1988473U - Kolbenpumpe. - Google Patents

Description

M18S000H.U8

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. DR. IUR. DIPL.-ΙΝβ.

VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE

45 Osnabrück , den 29» März 1968

MDSERSTRASSE 2O/34

VB/2

Industrilaboratoriet Aktiebolag,
Myntgatan 21, Jönköping.(Schweden)

Kolbenpumpe.

Die Neuerung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe, bestehend aus einem hieraus abgehenden Auslaßkanal mit einem darin angeordneten Einweg-Ventil, einem in dem Pumpenraum angeordneten und in Richtung zum Auslaßkanal hin und von diesem weg beweglichen Pumpenkolben sowie mindestens einem Paar kegelstumpfförmiger, federnder Pumpenteile, die mit ihrer größeren Basis einander zugekehrt sind und mit dem Pumpenkolben zusammenwirken und von diesem derart gegeneinander gedruckt werden, daß der Abstand zwischen den Basen der kegelstumpfförmigen Pumpenteile sich jedesmal dann verringert, wenn der Pumpenkolben seine Endstellung vor dem Auslaßkanal erreicht.

Bei derartigen Pumpen, wie auch bei allen anderen bekannten Pumpen, treten Probleme verschiedener Art auf, und es ist überdies notv^endig, den Pumpentyp in Abhängigkeit des zu pumpenden Mediums auszuwählen.

Das vermutlich schwierigste Problem ist das der Abdichtung« Ge-

wohnliche Kolbenpumpen sind mit Dichtungen in Form von Ringen versehen und erfordern eine komplizierte Schmierung» Außerdem müssen sie mit einer Druckkontrolle außerhalb der eigentlichen Pumpe versehen sein, da anderenfalls die Gefahr eines Berstens des Pumpenkolbens entstehen kann» Drehende Pumpen, wie z.B. Zentrifugalpumpen, haben Dicntungsprobleme an der Antriebswelle und arbeiten mit Medien, die eine geeignete Viskosität besitzen» Weniger gebräuchliche Arten von Pumpen, wie z,B» Zahnradpumpen, Schraubenpumpen, Schlammpumpen, Balgenpumpen, Schlauchpumpen usw., haben nur ein begrenztes Anwendungsgebiet und aufwendige Pumpenteile, die schwierig zu ersetzen sind»

fsfesentliche Aufgabe der Feuerung ist es, eine neue Pumpenart zu schaffen, die seIbstdichtend ist, ohne daß ihre Dichtungsstelle in Bezug auf die Pumpenteile beweglich ist, die weiterhin keine Schmierung erfordert, die verxvendet werden kann für alle Flüssigkeiten , Pasten und dergleichen pumpfähige Medien und die infolge eines geeignet gewählten festen Materials für die Pumpenteile ein "eingebautes" Sicherheitsventil erhält.

Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Pumpe nach der !Teuerung als Druckpumpe für hohe Drücke und hochviskose Medien bestimmt ist und daß die Pumpenteile aus einzelnen, dünnen Federringen bestehen, die voneinander getrennt oder lose miteinander verbunden sind.

Mehrere Ausfünrungsbeispiele des Gegenstandes der Neuerung sind nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert § in der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Feuerung,

Pig. 2 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform gemäß der Feuerung,

Fig. 3 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform gemäß der Heuerung,

Fig. 4- einen Teilschnitt !sei einer vierten Ausführungsform gemäß der !feuerung,

Fig. 5 einen Teilschnitt "bei einer Abwandlung der Vorrichtung gemäß Fig· 4,

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht und und 7

einen Querschnitt nach Linie VII-VII in Fig. 6 bei einer sechsten Ausfünrungsform gemäß der Neuerung,

Fig. 8 eine vereinfachte Ansicht nach Linie VIII-VIII und 9

in Fig. 9 iHid einen Querschnitt nach Linie IX-IX in Fig. 8 "bei einer siebenten Ausführungsform,.

In den Zeichnungen ist für gleiche oder ähnliche Einzelheiten stets ein und dasselbe Bezugszeichen verwendet.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Pumpenkammer bzw» ein Pumpenraum bezeichnet, der zwei gegenüberliegende Wände 2,3 besitzt. Ein

Auslaßstutzen 4 mit einem Auslaßkanal 5 ist in die Wand eingeschraubt. In dem Auslaßkanal ist ein Einweg-Ventil in Form einer Kugel γ vorgesehen, die in einer Vergrößerung des Auslaßkanals angeordnet ist und durch eine Feder 8, die an einer Anlage in einer in die Vergrößerung eingeschraubten Hülse 9 anliegt, gegen eine Anlage gedrückt Yirird, die an dem Ende der Vergrößerung gebildet ist, das den vorderen, engeren Teil des Auslaßkanals 5 umgibt. An dem freien Ende des Stutzens 4 ist ein Federring 11 befestigt. Dieser Federring kann vieleckig, z.B. viereckig bzw. quadratisch oder sechseckig, sein, ist jedoch vorzugsweise kreisförmig und hat die Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfes, dessen größere Basis dem Auslaßstutzen 4 abgekehrt ist. Eine Kappe 12 mit einer koaxial zum Auslaßkanal 5 vorgesehenen Mittelbohrung ist an der Wand 3 des Pumpenraums 1 befestigt, die der Wand 2 gegenüberliegt. Ein Pumpenkolben 13, der in einer entsprechenden Bohrung 14 in der Wand 3 beweglich istγ erstreckt sich durch die Bohrung und steht aus dieser vor. Zwischen dem Kolben 13 und der Wand der Bohrung 14 sind Dichtungsteile 15 angeordnet, die verhindern, daß Fett oder Öl, mit dem der Kolben geschmiert ist, in den Pumpenraum 1 gelangt. Durch übliche Bauteile, die daher. auch nicht dargestellt sind, ist der Kolben in seiner Längsrichtung hin- und herbeweglich. Am freien Ende des Kolbens 13 ist ein zvieiter Federring 16 befestigt, der koaxial zum Federring 11 liegt und vorzugsweise mit diesem deckungsgleich oder zumindest diesem ähnlich ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die großen Basen der Hinge 11,16

einander zugekehrt und "bilden einen Hohlraum 17 zwischen den Eingen. Wenn der Korben 13 nach oben verschoben wird, verkleinert sich der Hohlraum 17, so daß die Flüssigkeit, z.Bο 01, einer Pumpwirkung ausgesetzt und durch den Auslaßkanal 5 herausgedrückt wird. Bei der Kompression werden die Außenränder der elastischen Federringe 11,16 gegeneinander gedrückt und dichten dementsprechend ab. Die Abdichtung verbessert sich, wenn der Druck zunimmt. Während der Kompression sind die Ränder in Bezug zueinander fixiert.

Bei der Darstellung in Fig. 2 besteht der Kolben 13 aus einem zylindrischen Kern 18 mit einem vorstehenden, ebenen oberen Ende und einem zylindrischen Hing oder einer Hülse 19, der bzw. die den Kern 18 umgibt.

Ein kappenfö'rmiger Halter 20 ist an dem Auslaßstutzen 4 verschieblich angeordnet und wird durch einen am Auslaßstutzen A befestigten Anschlagi'ing, eine Mutter od. dgl, gehalten. Der elastische Federring 11 ist, wie in der Ausführungsform nach. Fig. 1,. am Ende des Aus laß stutz ens 4 befestigt, wobei seine große, ICr eis ringkante oder Basis vom !Stutzen entfernt liegt. Der Sing 16 ist im Innern des Halters 20 derart angeordnet, daß sein großer Kreisrand an dem entsprechenden Ring 11 anliegt, wobei er in dem Halter 20 durch einen Ring 22 gehalten ist, der mit Außengewinde in ein entsprechendes Gewinde im Halter 20 eingeschraubt ist. .

Der zylindrische Kern oder Bolzen 18 hat einen kleineren Durchmesser als die kleine Öffnung oder der kleine Ringrand "· des Federringes 16» Dies hat zur Folge₈ daß das Ende des Kernes 18 zur gleichen Zeit in den Hohlraum 17 zwischen den Federringen 11, 16 eindringt, wenn der kleine Eingrand des Ringes 16 mit der ebenen Stirnfläche der Hülse 19 während eines Pumpenhubs des Kolbens 13 in Eingriff gelangt, bei welchem ein Teil der !Flüssigkeit in dem Hohlraum 17 entsprechend dem ilusmaß der elastischen Ausbiegung der Ringe 11, 16 und dem erwähnten Eindringen des Kerns 18 durch den Auslaßkanal 5 herausgedrückt wird. Während des Pumpenhubs verschiebt sich der Halter 20 auf dem Auslaßstutzen um ein der Biegung des oberen, auf dem Stutzen befestigten. Ringes 11 entsprechendes Stück.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich zwei Ringe 11,16 vorgesehen. Im Rahmen der Neuerung ist es Jedoch auch möglich, eine andere Anzahl von Ringen zu verwenden, z,B, zwei Paare,'wie dies in 'Flg. dargestellt ist. Ein Paar von Federringen 11a, 16a ist an dem Auslaßstutzen 4 befestigt, während das andere Paar von Federringen 11b, I6b am Pumpenkolben 13 befestigt ist. Die Ringe gedes Paares sind durch Klemmen 24a, 24b zusammengehalten, die jeweils einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt haben und einen größeren oder kleineren Teil des Umfangs des entsprechenden Ringpaars umfassen können₀ In der Ausführungsform nach Fig. 3 wird der kleine Ringrand

jedes stirnseitigen Ringes 11a, 16b, gegen eine ebene !Fläche gedrückt, während der große Eingrand des Ringes gegen einen entsprechenden, großen Ringrand des anderen Ringes 16a und 16b des in Rede stehenden Paars gedruckt wird» Gleichzeitig werden die kleineren Ringränder der beiden inneren . Ringe 16a, 16b gegeneinandergedruckt.

In IFig, 4 ist eine erste Ausführungsform dargestellt, die . lediglich einen Federring 11 besitzt». Dieser Ring ist an dem Auslaßstutzen 4- befestigt und wird ausgebogen durch den Druck der ebenen Stirnfläche des Pumpenkolbens 13₅ der einen größeren Durchmesser besitzt als der größere Ringrand des Ringes 11.

In B¹Ig. 5 ist eine Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 4 dargestellt, bei der der alleinige Federring 16 am Pumpen- '.' kolben 13 befestigt ist und von demselben gegen die ebene Stirnfläche des Stutzens 4· gedrückt wird.

In der Äusführungsform nach Fig. 6 und 7s die als eine Weiterentwicklung der Vorrichtung nach Fig. 2 angesehen werden kann, sind sechs Paare von Federringen 11a-16a, 11b-16b, 11c-i6c, 11d-16d, 11e-16e, 11f-16f in dem Halter 20 angeordnet. Innerhalb jedes einzelnen Paars der Federringe ist ein Distanzhalter 25a-25f angeordnet. Jeder Distanzhalter hat ein dickeres Mittelstück mit einer Mittelöffnung 26a-26f, .das von einem ringförmigen Flansch umgeben ist, der sich

radial nach außen verjüngt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Mittelstück der beiden äußeren Distanzhalter schmaler als die Mittelstücke der daz\¥ischenliegenden Distanznalter, die untereinander gleich sind. Wie in Pig» "besonders deutlich gezeigt, sind die Distanzhalter mit zwei radialen Schlitzen 27 in ihrer oberen Fläche versehen, die das Ableiten der gepumpten Flüssigkeit aus dem Hohlraum zwischen den Ringen zur Mittelöffnung 26 ermöglichen» Selbstverständlich kann auch eine andere Anzahl von Schlitzen, beispielsweise 1,4- oder 6, vorgesehen sein, und zusätzlich hierzu können die. Ringe auch an ihrer Unterseite mit entsprechenden Schlitzen versehen sein. Es ist auch möglich, die ringförmigen Flansche der Distanzhalter 25 mit einer oder mehreren durchgehenden Öffnungen zu versehen. Die Distanzhalter 25a «-.. 25f vermindern den (Potraum, der zwischen zwei benachbarten Ringen bei der Kompression gebildet wird, und sie sollten deshalb zweckmäßig eine Form haben, die übereinstimmt mit den Zwischenräumen 17& ·»· 17.f-». wenn die Federringe zusammengedrückt werden. Diese Distanzhalter verhindern auch eine nicht gleichmäßige Kompression der Federringe in dem Stapel und garantieren, daß alle Ringpaare in gleicher Weise zusammengedrückt werden. Die Distanznalter verstärken die Kompression beim Pumpen von gasförmigen Stoffen. Um die Pumpe an der Erzeugung eines zu hohen Druckes zu hindern, ist es möglieh, ein solches Material für die Federringe zu wählen oder ihre äußeren Ringkanten so zu formen, daß sich die Ringe Öffnen,

wenn der Druck zu hoch wird» Weiterhin ist es möglich, die Menge an Pumpmedium pro Pumpenhub zu erhöhen, und ZTtrar durch Einführen eines festen Teils, z_aB. 18 in Pig. 2, durch die MittelÖffnung, wenn die Federringe zusammengedrückt

Bei der Ausführungsform nach Fig., 8 und 9 ist der Auslaßstutzen 4- mit einer Verlängerung versehen, die aus drei sich axial erstreckenden, integrierten Flanschen 26a, 26b, 26c besteht und die einen einem dreizackigen Stern gleichenden Querschnitt besitzt. In dieser Verlängerung ist der Auslaßkanal 5 vorgesehen und außerdem Abzweige in drei Kanäle 28a, 28b, 28c, die zum Zwischenraum 17a zwischen den Eingen 11a,16a in dem obersten Paar hin offen sind. In ähnlicher Weise ist der Kolben 13 mit einer entsprechenden Verlängerung versehen, die aus drei Fingern 30a, 30b, 30c besteht, welche in den keilförmigen Zwischenräumen zwischen den Planschen 26a, 26b, 26c der Verlängerung 26 liegen« Jeder der !Finger 30a, 30b, 30c. ist mit einem Kanal 31a, 31b, 31c versehen, der sich im-wesentlichen rechtwinklig zur Längsrichtung der Finger erstreckt und den Kanälen 28a, 28b, 28c in der Verlängerung 26 des Äuslaßstutzens entspricht. Die sich axial erstreckenden Plansche 26a, 26b, 26c und/oder die Pinger 30a, 30b, 30c sind an ihren radial liegenden äußeren Kanten derart verjüngt bzw* abgeschrägt, daß zwischen den Fingern und den Planschen sich in axialer Eichtung erstreckende Hüten 32 gebildet werden« Die beiden

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Verlängerungen 26,30, die zueinander verschieblich sind, bilden eine Führung für sechs Paar lederringe 11a, 16a ...-.« 11f, 16f, die miteinander durch die Hüten 32 in Verbindung stehen, jedoch gegeneinander an ihren äußeren und inneren Eingrändern abgedichtet sind» Das Pumpmedium wird in die Zwischenräume 17a - 17f am äußeren Umfang der Ringe gesaugt und fließt durch die Kanäle 28a, 28b, 28c und 31a, 31b, 31c und durch die Auslaßleitung 5«

Bei der beschriebenen Anordnung wird der Vorteil erreicht, daß die Händer der IPederringe sich nicht in Bezug zueinander bewegen, da die Ringe gleichmäßig zusammengedrückt sind, und dementsprechend werden Verluste infolge gegenseitiger Reibung zwischen den Pumpenteilen (Paaren von Ringen) vermieden. Weiterhin verbessert sich die Dichtung zwischen den Ringen, ?^enn der Druck zunimmt, was im Hinblick auf den Umstand wünschenswert ist, daß ein Lecken zwischen den Ringen verhindert werden soll» Die Kraft, die zum Zusammendrücken der Singe erforderlich ist, wird bei der Rückbewegung wiederge?iTonnen. Der Einlaß in den Zwischenraum 17 zwischen den Ringen eines Paares (oder ähnlichem) kann entweder an dem größeren Kreisrand der Ringe vorgesehen sein, wie dies in I¹Ig. 1, 4,5 und 8 gezeigt ist, oder an dem kleineren Kreisrand der Ringe, wie dies in Fig. 2, 3 und 6 gezeigt ist. Wenn der Außenrand benutzt wird, wird eine maximale Öffnung für alle geometrischen Formen von Pumpenteilen erreicht« Die Pumpe nach der Neuerung kann sowohl als Druckpumpe für

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- 11 hohe Drücke wie auch als Säugpumpe verwendet werden»

Die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen sind lediglich als Ausführungsbeispiele anzusehen und können in ihren Einzelheiten im Rahmen der Schutzansprüche in verschiedener Weise abgewandelt werden. So ist es z.B. nicht notwendig, daß die IPederringe kreisförmig sind, wie dies oben vorausgesetzt wurde, sie können vielmehr auch eine beliebige form haben, vorausgesetzt, daß ihre Eingränder in ihrer gesamten Ausdehnung gegen diejenigen Flächen abdichten, gegen die sie gedrückt werden. Zusätzlich hierzu ist es möglich, lederringe zu verwenden, die eine unterschiedliche Eonushöhe haben und bei denen der niedrigere Kegelstumpf innerhalb des höheren Kegelstumpfes liegt. Weiterhin ist es möglich, innerhalb des Rahmens der Schutzansprüche neue Ausführungsformen durch Kombination von Merkmalen zu bilden, die aus zwei oder mehreren der oben behandelten Ausführungsbeispiele ausgewählt werden.

Claims (1)

1. - P.A. 189000^-1-it-68

   Schub ζanspräche;

   1. Kolbenpumpe, bestehend aus einem Pumpenraum für das Pumpmedium5 einem hieraus abgehenden Auslaßkanal mit einem darin angeordneten Einwegventil, einem in dem Pumpenraum angeordneten und in Eichtung zum Äuslaßkanal hin und von diesem weg beweglichen Pumpenkolben sowie mindestens einem Paar kegelstumpfförmiger, federnder Pumpenteile, die mit ihrer größeren Basis einander zugekehrt sind und mit dem Pumpenkolben zusammenwirken und von diesem derart gegeneinander gedruckt werden, daß der Abstand zwischen den Basen der kegelstumpfformigen Pumpenteile sich jedesmal dann verringert, wenn der Pumpenkolben seine Endstellung vor dem Auslaßkanal erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe als Druckpumpe für hohe Drücke und hochviskose Medien bestimmt ist und daß die Pumpenteile aus einzelnen, dünnen Pederringen bestehen, die voneinander getrennt oder lose miteinander verbunden sind.

   2o Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle iederringe in einem Stapel in einem Halter angeordnet sind, der an der Wand des Pumpenraums befestigt ist, die den Äuslaßkanal umgibt« . ■' ■

   3- Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Paar von Federringen an dem dem Auslaßkanal zugekehrten Ende des Pumpenkolbens angeordnet ist und

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   daß wenigstens ein Paar von Federringen an einem Halter od. dgl. angeordnet ist, der an der Wand des Pumpenraums "befestigt ist, die den Auslaßkanal umgibt.

   4-. Kolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der IFederringe an dem Kolben gleich ist der Anzahl von .Federringen an der Wand des Pumpenraums, die den iluslaßkanal umgibt«

   5. Kolbenpumpe nach ünspruch 1, dadurch gekennzeichnet_s daß alle IPederringe in einem Stapel an zwei gegeneinander teleskopartig verschiebbaren Verlängerungen des Pumpenkolbens und der den Auslaßkanal umgebenden Wand des Pumpenraums angeordnet sind.