DE2355191C3

DE2355191C3 - Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE2355191C3
Application number: DE2355191A
Authority: DE
Inventors: Kazuichi Ikoma Nara Ito (Japan)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-04
Filing date: 1973-11-05
Publication date: 1978-03-23
Also published as: JPS509804A; DE2355191A1; JPS527562B2; FR2232225A5; US3884597A; DE2355191B2; GB1412024A; IT994387B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe, bestehend aus einem Pumpengehäuse mit einer Pumpenkammer, die einen Einlaß mit einem Einlaßventil und einen Auslaß mit einem Auslaßventil aufweist sowie einer Kammer, in der die Kolbenantriebsmittel untergebracht sind, einem in der Pumpenkammer hin und her bewegbaren abdichtenden Kolben, der mit den Kolbenantriebsmittcln durch eine Stange verbunden ist, sowie einer Membran, deren Mittelteil zwischen Kolben und Stange gehalten und deren Umfangsteil am Pumpengehäuse befestigt ist und die zusammen mit einer Trennwand zwischen der Pumpenkammer und der Kammer, in der die Kolbenantriebsmittel untergebracht sind, einen geschlossenen Raum abgrenzt.

Das Grundprinzip einer derartigen Pumpe ist in der vom gleichen Anmelder am 18. Juli 1972 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 72 310/72 erläutert. Eine nach diesem Prinzip arbeitende Pumpe bietet sowohl die Vorteile der Pumpen des Kolben- als auch die des Membran-Typs und vermeidet deren Nachteile.

Die oben beschriebene, aus einem Kolben und einer Membran bestehende Pumpe hat nämlich eine gleichmäßige Liefermenge und einen hohen Ausströmdruck, das sind die Vorteile der Kolbenpumpen, sie vermeiden auch Leckverluste, das ist einer der Vorteile der Membranpumpen.

Ferner vermeidet die oben beschriebene Pumpe den Nachteil der Kolbenpumpen, daß nämlich die Stopfbüchsenpackung der Luft ausgesetzt ist. Deshalb besteht keine Gefahr, daß durch die Stopfbüchse dringende Flüssigkeit in den Kolbenantrieb gelangt.

Die oben beschriebene, aus einem Kolben und einer Membran bestehende Pumpe hat viele Vorteile, aber auch den Nachteil, daß das Volumen der kleinen, auf der Kolbenseitc zwischen Membran und einer Innenwand des l'umpengehäuses gebildeten Kammer sich in Übereinstimmung mit der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens und der Membran abrupt ändert. Wenn das Volumen der Kammer minimal ist, wird der Innendruck der Kammer groß sein, und wenn das Volumen der Kammer groß ist, wird der Innendruck der Kammer minimal sein. Diese wiederholte Änderung des Innendruckes der Kammer ermüdet die Membran, und wenn die Ermüdung eine gewisse Grenze überschreitet, wird die Membran bersten. Solch wiederholte Änderung des Luftvolumens oder Innen-S druckes der Kammer vergeudet auch Arbeitskraft, die mit der Flüssigkeitsförderung nichts zu tun hat.

Um solchen Schäden an den Membranen vorzubeugen, ist es bereits bekannt, den Innendruck eines durch Kolben und Membran begrenzten Raumes dadurch im

ίο wesentlichen konstant zu halten, daß der Raum über eine Leitung entweder über ein Rückschlagventil mit der Außenluft oder über einen Membrandruckregler mit der Saugseite der Pumpe verbunden ist (DT-PS 7 23 725). An sich wird der Druck bei dieser bekannten Pumpe schon dadurch im wesentlichen konstant gehalten, daß der fragliche Raum zwei nebeneinander liegenden, sich gegenläufig bewegenden Kolben gemeinsam ist. Eine Volumenänderung tritt also durch die Bewegung der Kolben nicht auf.

2c Die zusätzlichen Maßnahmen zum Druckausgleich sind für eine Pumpe mit nur einem Kolben nicht geeignet, weil dann der fragliche Raum erheblichen Druckuntei schieden vom niedrigen bis hohen Druck ausgesetzt ist. Da nur ein Kolben vorhanden ist, kann der Druckausgleich durch die gegenläufige Bewegung wie bei der bekannten Pumpe nicht herbeigeführt werden. Jedoch auch die Verbindung des Raumes mit der Außenluft oder der Saugseite der Pumpe würde keinen Erfolg bringen, da gerade dann, wenn der Druck im Raum vom hohen zum niedrigeren wechselt, die Verbindung zur Außenluft durch das Rückschlagventil abgeschnitten ist. Eine so ausgerüstete Pumpe mit nur einem Kolben würde die Membran stets hohen Druckwechseln aussetzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der genannten Art mit Membran und nur einem Kolben zu schaffen, bei der der Druck in der Kammer zwischen Kolben und Membran im wesentlichen konstant gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Dämpfung ein hohler elastischer Körper in dem abgeschlossenen Raum im Pumpengehäuse eingesetzt ist, dessen Hohlraum in die Atmosphäre mündet.

Durch den erfindungsgemäßen Hohlkörper werden Druckschwankungen in dem Raum zwischen Membran und Kolben, die durch die Umkehrbewegung des Kolbens und durch elastische Verformung der Membran verursacht werden könnten, weitgehend gedämpft, so daß die Membran schädigende starke Druckwechsel vermieden werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnung und ein Ausführungsbeispiel im einzelnen erläutert.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch die Pumpe gemäß

SS der Erfindung.

Wie aus der Abbildung ersichtlich, hat die Pumpe ein Pumpengehäuse A, das durch eine Zwischenwand A'in eine Zylinderkammer A\ und in eine andere Kammer A> zur Aufnahme der Kolbenantriebsmittel unterteilt ist. In der Zylinderkammer A\ ist ein hohler ringförmiger Kolben 1 axial gleitbar und dicht abschließend untergebracht. Der mittlere Teil einer Membran 2 ist an dem unteren Ende des Kolbens 1 befestigt, und der Umfangsteil der Membran ist von der äußi-ren

ft.s Ummantelung des Pumpengehäuses A gehalten. In dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine zweite Membran 3 vorgesehen. Die zweite Membran 3, die die gleiche Form hat wie die (erste) Membran 2. ist

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an einem kurzen, mit dem Kolben 1 verbundenen Zylinder 4 befestigt und ist von der äußeren Ummantelung des Pumpengehäuses A gehalten. Vorteilhafterweise wird die Membran 3 parallel zur Membran 2 angeordnet. Ein A.v.at/ an einem s Kreuzkopf 5 ist mit dem kurzen Zylinder 4 verbunden, und das andere Ende des Kreuzkopfes 5 ist drehbar mit einem Gleitstück 6 durch einen Stift 7 verbünden. Das Gleitstück 6 ist an seinem Ende drehbar mit einer Kurbel 9 verbunden, die exzentrisch an einer Kurbel- im welle 8 befestigt ist, deren eines Ende aus der Kammer A₂ herausragt. Die Zylinderkammer A\ des Pumpengehäuses A hat eine Einlaßöffnung II mit einem Einlaßrückschlagventil 10 und einer Auslaßöffnung 13 mit einem Auslaßrückschlagventil 12. Ferner, falls erforderlich, kann ein Durchlaß 14 zwischen einem Teil nahe der Zwischenwand A' in der Zylinderkammer A\ ur.d ein oberes Strömungsteil an dem Einlaßrückschlagventil 10 der Einlaßöffnung 11 vorgesehen sein. Wenn der Durchlaß 14 vorgesehen ist, ist auch ein Sicherheitsrückschlagventil 15 an der Spitze des Kolbens I und ein Durchlaß !6 vorgesehen, der das Innere des Sicherheitsrückschlagventils 15 und den Durchlaß 14 verbindet. Das Sicherheitsrückschlagventil 15 ist gewohnlich geschlossen, öffnet.' er. wenn der Druck im Inneren der 1=, Zylinderkammer A_t ungewöhnlich ansteigt. Mit den Ziffern 17 und 18 sind Stopfbüchsenpackung η zum Vermeiden des Leckens geförderter Flüssigkeit bezeichnet und die Ziffer 19 bezeichnet einen Abstandsring. Eine Slopfbüchsenmuffe 20 drückt gegen die Oberfläche der Stopfbüchsenpackung 18 auf der dem Abstandsring 19 gegenüberliegenden Seite; der erforderliche Anpreßdruck kann durch Anziehen oder Lösen der Einstellschraube 21 eingestellt werden. Die Stopfbüchsenmuffe 20 hat einen ringförmigen Teil 20a an ^ einem Ende, der an der Stopfbüchsenpackung anliegt, und einen scheibenförmigen Teil 206 am anderen Ende, der den durch die Einstellschraube 21 ausgeübten Druck aufnimmt. Der ringförmige Teil 20a und der scheibenförmige Teil 20£> sind durch eine Mehrzahl Glieder 20c miteinander verbunden. Der Kreuzkopf 5 kann mit Durchlässen 22 und 23 für das Schmieröl L versehen sein, die Rückschlagventile 24 und 25 aufweisen. Das Öl fließt in entgegengesetzten Richtungen durch die Rückschlagventile 24 und 25. In dem geschlossenen Raum, der zwischen der Membran 2 und der Zwischenwand A'gebildet ist, ist ein hohler elastischer Körper T zur Dämpfung vorgesehen, der den wichtigsten Teil der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Teil des hohlen elastischen Körpers 7"durchdringt das Pumpengehäuse A und ist aus diesem hinausgeführt, der Innenraum des hohlen elastischen Körpers Tist mit der Atmosphäre verbunden. Der herausgezogene Teil des hohlen elastischen Körpers Γ ist durch Dichtungsmittel, beispielsweise als O-Ring 27 abgedichtet und der ss Raum 26 ist dadurch von der Atmosphäre abgeschlossen. Ein zwischen der Membran 3 und dem Kreuzkopf 5 gebildeter Raum 28 kann als Pumpenkammer einer Membranpumpe zum Umlauf des Schmieröls /.wirken. Eine der Membranen 2 und 3 kann weggelassen werden, ho aber hinsichtlich Dauerhaftigkeit und Sicherheit sind zwei Membranen besser als eine.

Die Wirkungsweise der Pumpe gemäß vorliegender Erfindung, deren Konstruktion oben beschrieben worden ist. wird nun in Verbindung mit der Zeichnung <>s beschrieben.

Wenn der Kurbelwelle 8 eine Rotationsbewegung übermittelt wird, wird die Rotationsbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung umgewandelt und auf den Kreuzkopf 5 und den damit verbundenen Kolben I übertragen, dessen Hub gleich dem /weifachen Exzenterradius S der Kurbel 9 ist. Wahrend der Rückwärtsbewegung des Kolbens 1 (in der Figur nach links), wobei sich der Innendruck der Zylinderkummer A\ vermindert, öffnet das Einlaßrückschlügventil 10 und das Auslaßrückschlagventil 12 schließt. Demgemäß strömt die Flüssigkeit in der Einlaßöffnung 11 durch das Rückschlagventil 10 in die Zylinderkammer A-,. bis der Kolben 1 die linke Endsiellung erreicht, so wird das dem Hub des Kolbens 1 entsprechende Flüssigkeitsvolumen in die Zylinderkammer A-, eingesaugt. Wahrend der Vorwärtsbewegung des Kolbens 1 (nach rechts), wobei sich der Innendruck der Zylinderkammer A\ erhöht, schließt das Einlaßrückschlagventil 10 und das Auslaßrückschlagventil 12 öffnet. Demgemäß strömt die in die Zylinderkammer A, eingesaugte flüssigkeit in einer dem Produkt des Querschnitts des Kolbens 1 und dessen Hub entsprechenden Menge aus der Kammer aus. Wenn dieser Vorgang wiederholt wird, wird bei jedem Hub des Kolbens 1 eine konstante Menge der Flüssigkeit gefördert. Leckverluste der Flüssigkeit aus der Zylinderkammer A\ in Richtung auf die Kammer A₂ werden durch die .Stopfbüchsenpackungen 17 und 18 verhindert, sie können jedoch bei langer Benut/ungsdauer eintreten. Wenn aber die Flüssigkeit durch die Stopfbüchsenpackung 18 hindurchgehl, durch den Abstandsring 19 und den Durchlaß 14 fließt und /u der Einlaßöffnung II zurückkehrt, gelangt sie nie aus der Pumpe heraus. Wenn die Flüssigkeit ferner durch die Stopfbüchsenpackung 17 dringt und in den geschlossenen Raum 26 leckt, verhindert die Membran 2. daß die Flüssigkeit in die Kammer A₂ gelangt. Da Leckllüssigkeit schon vorher durch den Durchlaß 14 abgeleitet wird, dringt höchstens ganz geringe Fliissigkeitsmenge in den Raum 26 ein.

Wenn sich das Volumen des geschlossenen Raumes 26 durch die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 1 und der Membran 2 periodisch ändert, variiert auch der Innendruck des geschlossenen Raumes 26 entsprechend cer Volumenänderung des Raumes. Bei Änderung des Innendruckes des geschlossenen Raumes 26 werden wiederholt Spannungen auf die Membran 2 übertragen, so daß es vorkommen kann, daß die Membran nach langer Benut/iingsdauer durch Ermüdung bricht und die Flüssigkeit in Richtung der Kammer A₂ strömt. Wenn sich einige kleine mit der Atmosphäre verbundene Löcher in der Wand des Raumes /eigen sollten, kann diese Gefahr ausgeschaltet werden, aber anstatt daß die Flüssigkeit durch die Stopfbuchsenpakkung 17 dringt, kann sie auf die Außenseite des Pumpengehäuses gelangen und Staub kann in die Kammer eindringen. Deshalb ist es nicht erwünscht, daß die Wand des Raumes einige Löcher aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in dem geschlossenen Raum 26 ein hohler elastischer Körper Γ zur Dämpfung vorgesehen, der ringförmig oder irgendwie anders geformt und mit der Atmosphäre verbunden ist. Wenn sich der Innendruck des geschlossenen Raumes 26 erhöht, vermindert sich das Volumen des hohlen elastischen Körpers 7 entsprechend dem erhöhten Innendruck des Raumes 26, und die im Innern des hohlen elastischen Körpers T befindliche Luft entweicht in die Atmosphäre. Wenn sich beim Saughub des Kolbens 1 und der Membran 2 das Volumen des geschlossenen Raumes 26 vergrößert und sich dadurch der Innendruck des geschlossenen Raumes 26 vermin-

den. vergrößert sich das Volumen des hohlen Teil des hohlen elastischen Körpers T, der d

elastischen Körpers Γ wieder durch die in den Körper Gehausewand hindurchgeht, durch Dichtun

eingesaugte Luft. Hei Versorgung des hohlen elastischen beispielsweise einen O-Ring 27, abgedichtet ist

Körpers 7 in dem geschlossenen Raum 26 ist aber die daher keine Gefahr, daß die flüssigkeit, die d

Höhe des Volumen-und Druckwechsels im Inneren des _:- Stopfbüchsenpackiing dringt, »in die Außen'

Raumes 2b sehr eingeschränkl. und die Hallbarkeil der Piimpengehaiises gelangt.
Membran 2 wird dadurch wesenllieh erhöht. Wenn ein

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Kolbenpumpe, bestehend aus einem Pumpengehäuse mit einer Pumpenkammer, die einen Einlaß mit einem Einlaßventil und einen Auslaß mit einem Auslaßventil aufweist sowie einer Kammer, in der die Kolbenantriebsmittel untergebracht sind, einem in der Pumpenkammer hin und her bewegbaren abdichtenden Kolben, der mit den Kolbenantriebsmitteln durch eine Stange verbunden ist, sowie einer Membran, deren Mittelteil zwischen Kolben und Stange gehalten und deren Umfangsteil am Pumpengehäuse befestigt ist und die zusammen mit einer Trennwand zwischen der Pumpenkammer und der Kammer, in der die Kolbenantriebsmittel untergebracht sind, einen geschlossenen Raum abgrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung ein hohler elastischer Körper (T) in den abgeschlossenen Raum (26) im Pumpengehäuse eingesetzt ist, dessen Hohlraum in die Atmosphäre mündet.