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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe mit einem doppelt
wirkenden Ventil. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf eine Pumpe mit doppelt wirkendem Ventil, insbesondere vom Schwingungstyp,
d.h. auf eine Oszillationskolben-Hydraulik-Elektromagnetpumpe.
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Solche
Arten von Pumpen werden zum Umgang mit Fluiden, typischerweise Wasser,
verwendet und werden beispielsweise in Weißwaren, wie (Bügel-)Eisen
und elektrischen Kaffeemaschinen oder in Bewässerungsanlagen und im Kraftfahrzeugsektor, etc.
verwendet.
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Wie
bekannt ist, sind Oszillationskolbenpumpen mit Mitteln zur Unterbrechung
des zugeführten Fluids
versehen, welche in Übereinstimmung
mit den Saug- und Lieferleitungen angeordnet sind. Solche Unterbrechungsmittel
sind durch zwei ähnliche
Ventile gebildet, die so aufgebaut sind, dass sie abwechselnd die Öffnungen
der Leitungen unterbrechen. Beispiele solcher Pumpen sind in US-A-4 749 343, FR-A-1
555 291 und US-A-4 778 357 gezeigt.
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Diese
Lösung
bringt einen ernsthaften Nachteil betreffend die unbefriedigende
Unterbrechung des Fluids in spezifischen Zuständen mit sich. Wenn die Pumpe
nicht mit elektrischem Strom versorgt wird und der Fluidpfad der
Saugleitung einen Druck aufweist, welcher höher als der des Fluidpfads
in der Lieferleitung ist, findet ein unerwünschtes Durchblasen oder -tropfen
statt, welcher die Funktionalität
der Vorrichtung oder der Anlage verändert, in welcher die Pumpe
verwendet wird.
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Beide
Ventile, welche für
die vorgenannten Pumpen verwendet werden, sind allgemein durch eine
Feder elastisch vorgespannt, so dass es theoretisch möglich wäre, überdimensionierte
elastische Mittel zur Lösung
des Problems zu verwen den, dies insbesondere mit Blick auf das Ventil,
welches die Saugleitung abdichtet.
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Jedoch
würde eine
solche Art von Lösung die
Notwendigkeit der Verwendung einer entsprechend bemaßten Spule
mit sich bringen, d.h. einer großen Spule, mit einer einhergehenden
Vergrößerung des
Verbrauchs von elektrischer Energie, sowie einer Vergrößerung der
Gesamtabmessungen der Pumpe und der Produktionskosten.
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Der
Nachteil infolge von Durchblasen kann auch in Zuständen theoretischen
Gleichgewichts des Drucks von beiden Fluidpfaden in der Saugleitung und
der Lieferleitung auftreten, infolge von möglichen, wenngleich zeitweiligen
abnormalen Situationen in dem Hauptleitungsdruck der Vorrichtung
oder Anlage, welche die Pumpe umfasst.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, den vorgenannten Nachteil zu überwinden.
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Genauer
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpe mit einem
doppelt wirkenden Ventil bereitzustellen, welches insbesondere,
jedoch nicht kritisch, vom Schwingungstyp sein kann, und zum Sicherstellen
der tatsächlichen
Unterbrechung des Arbeitsfluids in allen Zuständen geeignet ist, d.h. auch
wenn die Pumpe nicht mit elektrischem Strom versorgt wird, in der
Abwesenheit von Druckgleichgewicht der Saug- und Lieferfluidpfade,
und auch bei Vorliegen von zeitweilig anormalen Hauptleitungsdrücken.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pumpe mit
einem doppelt wirkenden Ventil bereitzustellen, welches geeignet
ist, die Verwendung von überdimensionierten
elastischen Mitteln für
die Vorspannung des Ventils zu vermeiden, und deshalb die Verwendung
einer kompakten Spule mit begrenztem Energieverbrauch ermöglicht.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pumpe mit
einem doppelt wirkenden Ventil bereitzustellen, welche es ermöglicht,
seine Gesamtgröße und die
zugehörigen
Kosten wesentlich zu begrenzen.
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Eine
noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pumpe
mit einem doppelt wirkenden Ventil bereitzustellen, welches ein
hohes Niveau von Widerstandsfähigkeit
und Zuverlässigkeit
in der Zeit sicherstellt, und ebenso einfach und wirtschaftlich
herstellbar ist. Diese und noch andere Aufgaben werden durch die
Pumpe erzielt, wie sie im Anspruch 1 definiert ist.
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Der
Aufbau und die funktionellen Eigenschaften der Pumpe mit dem doppelt
wirkenden Ventil der vorliegenden Erfindung wird dank der nachfolgenden
Beschreibung besser verstanden werden, wobei auf die begleitenden
Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen eine Ausführungsform
gezeigt ist, welche lediglich im Wege eines nicht beschränkenden
Beispiels dargestellt wird, und wobei:
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1 eine
schematische Ansicht eines Teil-Längsschnitts einer Pumpe des
Schwingungstyps mit einem doppelt wirkenden Ventil gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 eine
schematische Ansicht eines vergrößerten Details
des Ventils in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der vorhergehenden Figur zeigt;
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3 eine
schematische Explosionsansicht der Pumpe mit dem doppelt wirkenden
Ventil in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Unter
Bezugnahme auf die vorgenannten Figuren umfasst die Pumpe mit dem
doppelt wirkenden Ventil der vorliegenden Erfindung, welches insgesamt
durch 10 bezeichnet wird und beispielsweise vom Schwingungstyp
ist: einen Behälter 12,
welcher durch eine Spule 14 mit zugehörigen Magnetbuchsen 16 und
dem Abstandsstück 18 umschlossen
ist, und einen Fluid-Lieferschieber oder -kolben 20, welcher
in dem Behälter 12 gleitet,
und mit dem ersten Ventil 22 und einem zwei ten Ventil 24 zusammenarbeitet,
welche einander gegenüberliegen
und durch ein Abstandsstück 26 beabstandet
sind. Gemäß der Ausführungsform,
welche beispielsweise in den Figuren gezeigt ist, ist das erste
Ventil 22 bekannter Art zwischen dem Abstandsstück 26 und
dem hohlen Frontkörper 28 des
Ventils 10 angeordnet, welcher das Fluid-Liefermittel bildet.
Das erste Ventil 22 wird elastisch durch eine Schraubenfeder 30 getragen. Zwischen
dem Abstandsstück 26 und
dem Körper 28 ist
eine abdichtende Dichtung in vorteilhafter Weise dort angeordnet,
wo eine sperrende Ringmutter 28' aufgepasst ist, und wird beispielsweise
durch einen Ankerring 32 gebildet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das zweite Ventil 24, welches stromaufwärts des
ersten entlang der Saugführung
angeordnet ist, aus einem beispielsweise kreisförmigen Körper mit zugespitztem Vorderprofil
gebildet. In der mittleren hinteren Zone erstreckt sich das zweite
Ventil 24 unter Bildung von zwei angrenzenden Sektoren 24', 24'', welche unterschiedliche und progressiv
zunehmende Durchmesser aufweisen. Das zweite Ventil 24 wird
in vorteilhafter Weise in Übereinstimmung
des oberen Endes des Kolbens 20 aufgenommen, welcher durch
einen hohlen zylindrischen Körper
aus ferromagnetischem Material ausgebildet ist. Insbesondere liegt das
zugespitzte vordere Ende des zweiten Ventils 24 zumindest
teilweise in dem oberen Mundstück
des Kolbens 20 an und greift in eine Rückführfeder 34, welche
mit bekannten Mitteln in dem Kolben in Übereinstimmung mit dessen unteren
Teil eingehakt ist.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist die mittlere hintere erstreckte Zone
des zweiten Ventils 24 durch die Sektoren 24', 24'' mit unterschiedlichen Durchmesser
ausgebildet. Der Sektor 24'', welcher einen größeren Durchmesser
aufweist, ist zum Eingriff in das obere Mundstück des Schiebers oder Kolbens 20 und
die Basis des Abstandsstücks 26 vorgesehen, und
bildet einen beweglichen Deckel, welcher geeignet ist, den oberen
Teil des Behälters 12 zu
umschließen.
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Das
Abstandsstück 26,
welches aus Metall oder anderem geeigneten Material hergestellt
ist, ist aus einem kreisförmigen
planen Kern gebildet, welcher mit einer axialen Öffnung 36 versehen
ist, welche im oberen Teil einen größeren Durchmesser aufweist
und eine Platte 38 ausbildet. Auf der oberen Basis der
Platte 38 ist eine Absenkung 40 vorgesehen, welche
mit der Öffnung 36 ausgerichtet
ist, welche den Anlagedichtungssitz des ersten Ventils 22 begrenzt,
welcher von jeder bekannten Art sein kann, aber welcher vorzugsweise
pilzförmig
ist. Das erste Ventil 22, welches durch die Feder 30 gestützt wird, befindet
sich in dem hohlen vorderen Körper 28 der Pumpe 10.
Die untere Front des Abstandsstücks oder
Deckels 26 weist in einer mittigen Position und auf einer
Linie mit der Absenkung 40 eine geformte Ausnehmung 42 auf,
welche geeignet ist, das zweite Ventil 24 und insbesondere
den Sektor 24'' mit einem größeren Durchmesser
desselben aufzunehmen. Der Sektor 24'' weist
eine scheibenartige Konfiguration mit einem Durchmesser auf, welcher
vorzugsweise geringfügig
kleiner als der Außendurchmesser des
Schiebers oder Kolbens 20 ist, und schließt sich an
den vorderen Teil des Ventils über
den integralen Sektor 24' an,
welcher im Wesentlichen die Konfiguration eines abgeschnittenen
Konus aufweist. Der dazwischen liegende Sektor 24' erstreckt sich
nicht so weit, bis er die Kante des Sektors 24'' erreicht, so dass die untere Front
des letzteren peripher eine kreisförmige Krone begrenzt, welche
geeignet ist, auf das obere Mundstück des Kolbens 20 zu
treffen.
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Die
kreisförmige,
plane, geformte Ausnehmung 42 weist einen Durchmesser auf,
welcher größer als
der des Sektors 24'' des zweiten
Ventils 24 ist. Die Basis der Ausnehmung 42, welche
in dem Abstandstück 26 ausgebildet
und durch 44 in 2 bezeichnet ist, ist deutlich
konvex.
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In
Ausrichtung mit der Feder 34 und unterhalb derselben ist
im Körper 12 eine
weitere Feder 46 angeordnet, welche die Basis des Kolbens 20 auf
einer Seite und die innere Front der Saugführung bzw. Saugleitung 48 des
Ventils 10 auf der gegenüberliegenden Seite trifft.
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Während des
Betriebs verschiebt sich der Schieber oder Kolben 20, wenn
die Spule 14 aktiviert ist, welche außerhalb des Körpers 12 angeordnet
ist und diese fast vollständig
umschließt,
axial bis auf ein begrenztes Ausmaß, um den Durch tritt des Fluids
zu ermöglichen,
welches aus der Saugleitung 48 heraustritt. Der Kolben
verschiebt sich insbesondere von einer ersten Endposition, welche
in den 1 und 2 gezeigt ist, zu einer zweiten
und geringfügig zurückgetretenen
Position, welche sie unter Überwindung
des Widerstands der Feder 46 und dem durch die Spule 14 bestimmten
Impuls folgend annimmt.
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Die
geringfügige
Kompression der Feder 46, welche durch die Ausnehmung des
Schiebers oder Kolbens 20 bestimmt ist, ermöglicht den
Durchtritt des Fluids in die Pumpe 10 mit einem bekannten
Verfahren. Das zweite Ventil 24 bewirkt, wenn der Kolben 20 einmal
ausgenommen ist, die Strömung
des Fluids, welches die Ausnehmung 42 und die darüber liegende Öffnung 36 erreicht,
welche im Abstandsstück 26 erhalten
ist, während
das erste und darüber liegende
Ventil 22 auf den abdichtenden Sitz auftrifft und diesen
schließt,
welcher durch die Absenkung 40 ausgebildet ist, welche
in demselben Abstandsstück erhalten
ist, und dies in einer Position gegenüber der Ausnehmung 42.
Der direkt darauf folgende Schritt, welcher bei jedem Zyklus infolge
der Spule 14 wiederholt wird, bestimmt die Rückkehr der
ursprünglichen
Position des Schiebers oder des Kolbens 20 und die gleichzeitige Öffnung des
ersten Ventils 22 unter der Wirkung des Drucks des Fluids,
welches in der Öffnung 36 in
die Ausnehmung 40 strömend
vorliegt.
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In
diesem Schritt ist die Feder 30 des ersten Ventils 22 geringfügig komprimiert.
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Sowohl
während
der Aktivierung der Pumpe 10, wenn der Schieber oder Kolben 20 nicht
ausgenommen ist, aber insbesondere zu der Zeit, wenn die Pumpe nicht
mit elektrischem Strom versorgt wird, stellt das zweite Ventil 24 die
vollständige
Unterbrechung des Fluids sicher, wodurch ein unerwünschtes Vorbeiblasen
verhindert wird, welches in dem Fluidpfad auf das Saugen hin stattfinden
kann, d.h. beginnend von der Leitung 48 sollte ein Druck
vorliegen, welcher höher
als der des gegenüberliegenden Pfads
bei der Lieferung ist. Das Ventil realisiert tatsächlich einen
doppelt abdichtenden Effekt, wobei der erste durch die konvexe Basis 44 der
Ausnehmung 42 bestimmt wird, welche von der oberen Platte 38 des
Ventils komprimiert. Der weitere Effekt der Abdichtung oder der
Unterbrechung des Fluids wird auf der gegenüberliegenden Front der Platte
erhalten, dies entlang der kreisförmigen Krone, welche auf die
obere Mundöffnung
des Schiebers oder Kolbens 20 auftritt.
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Infolge
dieser Konformität
und Anordnung des zweiten Ventils 24 wird das Abdichten
oder die Unterbrechung des Fluidpfads sichergestellt und die Abdichtung
ist umso wirksamer, je größer der
positive Unterschied zwischen dem Saugdruck und dem Lieferdruck
ist.
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Wie
aus der vorstehenden Beschreibung gefolgert werden kann, sind die
Vorteile, welche durch die Erfindung erzielt werden, ersichtlich.
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In
der Pumpe 10 der vorliegenden Erfindung stellt das zweite
Ventil 24 die tatsächliche
Unterbrechung des Fluids in jeder Situation sicher, selbst in Abwesenheit
von elektrischer Zufuhr oder bei Vorliegen eines anormalen Hauptleitungsdrucks.
Im Übrigen
verhindert die spezielle Ausbildung des zweiten Ventils die Notwendigkeit
der Zuwendung zu überdimensionierten
Federn oder elastischen Mittel für
die Vorspannung von Schieber oder Kolben 20, mit dem vorteilhaften
Ergebnis, die Möglichkeit
zu haben, eine Spule mit begrenztem Energieverbrauch zu verwenden,
und die Gesamtgröße der Pumpe 10 merklich
zu beschränken.
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Während die
vorliegende Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf eine spezifische
Ausführungsform
beschrieben wurde, welche lediglich im Wege eines nicht beschränkenden
Beispiels dargestellt wurde, ist es offensichtlich, dass viele Alternativen
und Varianten für
Fachleute in dem Licht der vorstehenden Beschreibung offensichtlich
sind.
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So
kann beispielsweise auch das erste Ventil 22 bei geeigneter
Bemessung der Öffnung 36 eine Konfiguration
aufweisen, welche ähnlich
oder identisch zu der des zweiten Ventils 24 mit der Zugabe
einer möglichen
konvexen Presseinrichtung ist, welche in Übereinstimmung mit seiner oberen
Front angeordnet ist und mit der Feder 30 wechselwirkt.
Im Übrigen
kann der Gleitsitz des Kolbens 20, welcher in dem Rumpf 12 und/oder
der seitlichen Oberfläche des
Kolbens erhalten wird, einer Anti-Anhaftoberflächenbehandlung, beispielsweise
einer Nickel- und Teflon-basierten
Behandlung, unterzogen werden, um jede mögliche anormale Reibung zu
vermeiden, und um die Ausbildung von Wirbel- bzw. Kriechströmen im Inneren
der Pumpe 10 zu verhindern, welche durch das unterschiedliche
elektrochemische Potential bewirkt wird, welches zwischen der Pumpe
und dem Kolben vorliegt.
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Deshalb
beabsichtigt die vorliegende Erfindung alle Alternativen und Varianten
zu umfassen, welche innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden
Ansprüche
fallen.