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Pumpe mit einem-Ventilkolben Die Erfindung stellt eine Verbesserung
an Pumpen mit Ventilkolben bei kleinem Gegendruck dar, insbesondere an Pumpen, die
große Mengen von Flüssigkeiten oder Gasen fördern.
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Pumpen mit Ventilkolben haben im allgemeinen den Nachteil, daß sie
das Fördermittel stoßweise bewegen, so daß die Strömung am Ausgang der Pumpe sehr
ungleichmäßig ist. Diese Ungleichmäßigkeit der Strömung kann durch Windkessel oder
ähnliche bekannte Hilfsmittel weitgehend beseitigt werden, doch erfordern diese
Hilfsmittel einen besonderen und meist recht erheblichen Aufwand an Raum und Werkstoffen.
Die Erfindung bezweckt nun; eine Pumpe zu schafften, die eine fast vollkommen gleichmäßige
Strömung erzeugt und einen sehr guten Wirkungsgrad aufweist. Diese Vorteile werden-erzielt
durch die Kombination folgender Merkmale: z. Der scheibenförmige Ventilkolben bewegt
sich in der Strömungsrichtung des ohne Umlenkung geführten Fördermittels; :2. der
Ventilkolben besteht aus einem möglichst leichten, den Durchfiuß nur wenig einengenden
Rahmenkörper, dessen Innenraum durch zweckmäßig strömungsgünstig geformte dünne
Stäbe nach Art eines Gitterrostes überbrückt ist und dessen Längsschlitze durch
an. dem Rahmenkörper befestigte schwingende Bänder oder Schnüre aus elastischem
Werkstoff abgedeckt sind; 3. der Venti lkolben wi rd rnit g roßer Schwingfrequenz
bei kurzem Hub angetrieben.
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Es sind zwar schon Pumpen für Gase bekannt, die mit hoher Schwingfrequenz
und kurzem Hub betrieben werden, doch ist bei diesen Pumpen die Ausbildung der Ventile
nicht günstig, da die Durchlaßöffnungen im Verhältnis zur gesamten schwingenden
Fläche wesentlich kleiner sind. Das bewirkt aber einen verhältnismäßig großen Strömungswiderstand
in der Ventilöffnung und sehr starke Wirbelbildung, besonders bei den hohen Schwingfrequenzen,
wodurch viel Energie verbraucht
Wird und der Wirkungsgrad der Philipe
herabgesetzt wird.
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Es sind auch schon Ventilkolben bekannt, bei denen einige wenige längliche
Ventilöffnungen in einem Kolben angebracht sind, die durch federnde Streifen abgedeckt
sind. Aber bei den bekannten Pumpen ist der Kolben sehr schwer ausgebildet, so daß
ein Betrieb finit hoher Schwingfrequenz allein für die Bewegung des Kolbens schon
sehr viel Energie verbrauchen würde. Vor allein aber zwingt die Anordnung der @`entilöffnungen
mit dem breiten Abstand voneinander das Fördermittel z u mehrfachem Richtungswechsel,
Wodurch bei hoher Schwingfrequenz und dementsprechend großer Kolbengeschwindigkeit
sehr viel Energie durch Wirbelbildung im Fördermittel v erlorengeht.
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Weiter sind schon Ventilkolben bekannt, bei denen kreisförmige, auf
dem Umfang eines Zylinders angeordnete Schlitze durch Gutniniringe abgedeckt «-erden.
Bei diesen Pumpen schwingt der Kolben aber senkrecht zur Hauptströmungsrichtung,
die durch die Ein- und Auslaßrohre der Pumpe gegeben ist. Das Strömungsmittel wird
datier mehrfach zum Richtungswechsel gezwungen, ein Vorgang.- der fast immer finit
merklichen Verlusten verbunden ist.
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Im Gegensatz zu diesen bekannten Pumpen Wird durch die erfindungsgemäße
Kombination -der einzelnen, zum Teil an sich bekannten 1Zerlcinale erreicht, (-laß
das Strömungsmittel fast ohne jede Umlenkung und unnötige Beschleunigung durch einen
Ventilkolben angetrieben wird, der selbst sehr leicht ausgebildet ist und daher
für die eigene Beweglmg wenig Energie verbraucht und der vor allem in der Durchlaßpliase
eine große Durchlaßöffnung mit nur geringer Störung und Wirbelbildung des Fördermittels
freigibt, wobei infolge der großen Schwingfrequenz des Ventilkolbens die einzelnen
Impulse im Fördermittel ineinander übergehen und daher praktisch eine fast vollkommene
gleichmäßige Strömung ergeben. Dabei können ini allgemeinen als große Schwingfrequenz
der Wert von 30 Schwingungen je Sekunde sowie in der Nähe liegende Werte
.angesehen Werden, Während der Hub nur wenige ll:illim-eter oder gar Bruchteile
von Millimetern beträgt. Die Pumpe zeichnet sich außerdem durch einen einfachen
Aufbau sowie du-rcli besonders leichte und geräuschlose Ventilkörper Alls.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Fig, i die Aufsicht auf einen Ventilkolben; Fig.2 stellt
im vergrößerten Maßstabe einen Schnitt in Linie I-1 der Fig. i dar; Fig.3 ist ein
der Fig.2 entsprechender Schnitt während der Durchlaßphase; Fig..I zeigt einen Querschnitt
durch eine Weitere Ausführungsform einer Anordnung gemäß der Erfindung; Fig. 5 ist
eine etwas andere Ausführungsform nach der Fig. d.; Fig. 6 zeigt schematisch die
Anordnung des Ventilkolbens innerhalb eines Gehäuses; Fig.7 ist eine etwas geänderte
:#,usfiilirungsform.
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In Fig. i ist mit i ein innerhalb eifies 7viiaders <licht, aber
beweglich geführter ringföriniger und sehr leichter, in einer Ebene liegender Rahmenkörper
bezeichnet, der sehr schmal ist und den Durchlag nur Wenig einengt und auf dem strömungsgünstig
geformte Stäbe 2 nach Art eines Gitterrostes befestigt sind. Es entstehen auf diese
Weise zwischen den Stäben Durchlässe oder Schlitze 3, die. Wie Fig. 2 und 3 zeigen,
durch Schnüre .I abgedeckt sind oder, wie es aus den Fig. .4 und ersichtlich ist,
durch flache Bänder aus elastischem Werkstoff, z. B. Gummi, abgedeckt «-erden. Diese
Schnüre oder Bänder sind an den Enden der Schlitze an cletn R aliinenkörper in entsprechender
Weise befestigt. Die Schnüre d. sind im Durchmesser etwas größer als die zwischen
den Stäben 2 befindlichen Durchlässe 3. Die Schnüre .I legen sich daher bei der
Bewegung des Kolbens in der Sperrphase fest und dicht, wie die Fig.2 zeigt, gegen
die Stäbe 2 und dichten die Durchlässe 3 ab, so daß eine gegen Flüssigkeit oder
Gase vollkommen undurchlässige Wand entsteht. Wird nun der Kolben gegen eine gasförmige
oder flüssige Strömungsmittelsäule bewegt, dann heben sich die Schnüre d. bzw. bei
den Ausführungsformen nach Fig. d. und 3 die Bänder 3 und 6 unter der Wirkung des
Flüssigkeits- bzw. Gasdruckes so weit von den Stäben 2 ab, daß ein freier Durchlaß
für das Strömungsmittel gebildet wird. Dabei «-erden die öffnungen in der Mitte,
«-o die Strömung am größten ist, besonders weit freigegeben gegenüber den Enden,
wo die Strömung langsamer ist. Bei der Schwingbewegung in der entgegengesetzten
Richtung hingegen werden die Schnüre q. bzw. die Bänder 3, 6 fest an die Stäbe:
angedrückt und somit die Durchlässe 3 geschlossen. Die Schnüre und Bänder «-irken
daher wie Ventilkörper.
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Die Wirkungsweise der Pumpe ist nun folgende: Wird der durch den Rahmenkörper
i, i die Scheibe 2 und die Schnüre .4 gebildete Ventilkolben etwa durch einen elektromagnetischen
Schwingmotor in rasche Schwingungen versetzt, so Wirkt der Ventilkolben bei der
Bewegung in der Sperrphase als dichter i Kolben und saugt daher das Fördermittel,
beispielsweise eine Flüssigkeit, in den Zylinder
hinein. Im allgemeinen
ist die Wucht der bewegten Flüssigkeit am Ende des Hubes so groß, daß sie sich weiterbewegt,
auch wenn der Kolben, auf dem die Schnüre die Öffnungen freigeben und 'der daher
einen sehr geringen Widerstand bildet, sich in der nächsten Phase entgegengesetzt
bewegt. In der darauffolgenden Sperrphase beschleunigt der Kolben die Flüssigkeit
wieder und so fort. Die Pumpe wirkt im allgemeinen selbstansaugend, doch entwickelt
sie ihre volle Wirksamkeit besonders dann, wenn der Ventilkolben vollkommen von
der Flüssigkeit bedeckt ist. Ein zweites Ventil ist vielfach nicht notwendig. Die
Pumpe eignet sich besonders zur Förderung verhältnismäßig großer Mengen bei kleinem
Gegendruck oder kleiner Förderhöhe.
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Bei der Ausführungsform nach Fig.6 ist der Ventilkolben i in einer
besonderen Ausbauchung 8 .des Gehäuses 7 gelagert, und zwar unter -Verwendung eines
nachgiebigen und dichten, vorzugsweise aus Leder bestehenden Ringes g.
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Bei der Ausführungsform nach der Fig. 7 sind oberhalb und unterhalb
des Ventilkolbens ortsfeste Ventile ja und ib vorgesehen. Diese Ventile sind ähnlich
ausgebildet wie der Ventilkolben, der durch die Stange i i, die das Gehäuse 1 bis
1z durch-dringt, in kurzhubige, schnellschwingendeBewegungen versetzt wird.