Kolbenpumpe Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, welche den Zylinderinhalt
während eines Druckhubes nicht vollständig ausstößt, vielmehr einen wesentlichen
Teil desselben zurückhält, um diesen beim folgenden Saughub erneut in den Saugraum
zurückströmen zu lassen zwecks Erzeugung turbulenter Strömung und Erregung hochfrequenter
Schwingungen der zu fördernden Flüssigkeit infolge Wirbelbildung beim Zusammenprallen
der zurückströmenden mit der jeweils angesaugten, frisch hinzutretenden. Maßnahmen
dieser Art zeitigen erfahrungsgemäß eine Strukturverfeinerung des durchgesetzten
Materials, und der vorerörterte Effekt wird beim Erfindungsgegenstand dadurch erzielt,
daß der in den Pumpen-- eintretende Plunger mit einem zusätzlichen Kolben
ausgestattet ist, welcher mit Spiel im Arbeitszylinder läuft und diesen in einen
oberen Druckteil mit Ringquerschnitt und einen unteren mit Kreisquerschnitt aufteilt,
deren letzterer sowohl der Saug- wie auch der Druckwirkung unterworfen ist. Beide
Räume kommunizieren über den um den Kolben herum verbleibenden Spalt, welcher nur
einen Bruchteil des Zylinderquerschnittes ausmacht und demzufolge mit entsprechend
großer Geschwindigkeit von der Flüssigkeit durchströmt wird; sie beträgt ein Vielfaches
der Kolbengeschwindigkeit. Der dabei gebildete ringförmige Strahl dringt in die
jeweils hinter der Kolbenfläche stehende Flüssigkeitsschicht unter intensiver Wirbelbildung
ein und läßt daselbst eine Kavitationszone entstehen, welche gegebenenfalls Emulsionsbildung
bei dafür prädestinierten Mischflüssigkeiten begünstigt. Der Vorgang ähnelt dem
Anblasen einer Galtonpfeife zur Erregung von Ultraschallwellen. Insoweit eignet
sich die Kolbenpumpe in erster Linie für Feinstmischungen, in größeren Exemplaren
dann
aber auch - zur Bereitung von Suspensionen für Schlemmprozesse
usw. Einzelheiten bezüglich der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Konstruktion
im Anschluß an die Beschreibung derselben.Piston pump The invention relates to a piston pump which does not fully eject the cylinder contents during a pressure stroke, but rather holds back a substantial part of it in order to allow it to flow back into the suction chamber again on the following suction stroke in order to generate turbulent flow and excite high-frequency vibrations of the liquid to be pumped due to the formation of eddies when the flowing back collide with the freshly drawn in. Such measures time according to experience a structural refinement of the passed-through material, and the vorerörterte effect is achieved in the subject invention, that the in the pump - plunger entering is equipped with an additional piston which runs with play in the working cylinder, and these, with a top pressure member Divided ring cross-section and a lower circular cross-section, the latter of which is subjected to both the suction and pressure effects. Both spaces communicate via the gap remaining around the piston, which only makes up a fraction of the cylinder cross-section and is therefore traversed by the liquid at a correspondingly high speed; it is a multiple of the piston speed. The ring-shaped jet thus formed penetrates the liquid layer behind the piston surface with intensive vortex formation and creates a cavitation zone there which, if necessary, favors the formation of emulsions in mixed liquids predestined for this purpose. The process is similar to blowing a Galton pipe to excite ultrasonic waves. In this respect, the piston pump is primarily suitable for very fine mixtures, but in larger copies also - for the preparation of suspensions for gourmet processes, etc. Details regarding the mode of operation of the construction according to the invention following the description of the same.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
zur Darstellung gebracht, und zwar zeigt dieselbe einen Mittelschnitt durch eine
stehende Pilgerschrittkolbenpumpe.An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing
brought to the representation, namely the same shows a center section through a
standing pilgrim step piston pump.
Die Saugleitung i mündet in eine Bohrung des Fußteiles 2, welcher
den Sitz für das Saugventil 3 und dessen Hubbegrenzung ¢ bildet, die von dem eingeschraubten
Zylinder 5 festgelegt wird. Der Kopf des Zylinders 5 dient als Druckventilgehäuse.
Das Drucleventil 6 ist mit einer Feder 7 belastet, die sich gegen den Stopfen 8
abstützt; es vermittelt den Durchfluß vom Zylinderoberteil zum Auslaß g. Jener Zylinder
5 umschließt eine Führungsbüchse io für den Plunger i i, der durch eine zwischen
dem Stützring 12 und der Büchse io eingepreßte Manschette 13 gedichtet wird und
am unteren Ende mit einem Kolben 14 versehen ist. Dieser füllt den Zylinderquerschnitt
nicht vollkommen dichtend aus, läuft vielmehr mit etwas Spiel in demselben. Erfindungsgemäß
sind ferner gewindemäßig verlaufende Labyrinthnuten 15 an seinem Umfang eingeschnitten.
Der Durchsatz stark viskoser Flüssigkeiten kann gegebenenfalls erleichtert werden
durch die Anordnung zusätzlicher Bohrungen 16 in der Kolbenscheibe. Antrieb und
sonstiges Zubehör dürfen als Norm und bekannt gelten, wurden deshalb in der Zeichnung
nicht zur Darstellung gebracht. Die Wirkungsweise ist folgende: Bei Bewegung des
Kolbens 14 von oben nach unten, also während des Druckhubes, ist das Saugventil
3 geschlossen, und die im Raum unter dem Kolben befindliche Flüssigkeit kann nur
durch den Ringspalt um den Kolben 14 herum über denselben gelangen. Es ergibt sich
wegen des geringen Durchflußquerschnittes eine hohe Geschwindigkeit, mit der die
Flüssigkeit in den ringförmigen Hohlraum über dem Kolben 14 strömt. Im Ausführungsbeispiel
ist der Querschnitt des Hohlraumes 2-3 des Querschnittes der Zylinderbohrung. Das
unten verdrängte Quantum hat also oben nur zum Teil Platz, d. h. der überschtf'ß;
entsprechend dem Eintauchvolumen des Plungers ii, wird über das Druckventil 6 ausgestoßen.
Nun folgt der Saughub, der Kolben 14 geht nach oben. Das Druckventil 6 ist zumindest
so stark belastet, daß der Flüssigkeitsdruck im Zylinderoberteil den Spaltwiderstand
an dem Kolben 14 zu überwinden vermag. Es wird also zum Auslaß g gar nichts entweichen,
alle über dem Kolben 14 befindliche Flüssigkeit mu3 zurück am Kolben vorbei nach
unten, und es wird wiederum nur das dem Eintauchvolumen des Plungers i i entsprechende
Flüssigkeitsquantum von unten eingesaugt; das Spiel beginnt alsdann von neuem. An
den Rändern des Kolbens 14, wo der ringförmige, aus dem Spalt her kommende Strahl
austritt, entstehen in der benachbarten Flüssigkeitsschicht lebhafte Wirbelung und
intensive Mischung der einzelnen Flüssigkeitspartikelchen. Der Vorgang wiederholt
sich im vorliegenden Falle zweimal, ehe das behandelte Teilquantum ausgestoßen wird,
sofern die Schichten einigermaßen horizontal gelagert bleiben. Bei dem mehrfachen
Geschwindigkeits- und Richtungswechsel tritt Flechtströmung mit Kavitation, Scherung,
innerer Verreibung und Zerreißung der Substanz ein, die eine Strukturverfeinerung
herbeiführt. Eine Steigerung dieser Wirkung bezwecken die gewindemäßig verlaufenden
Labyrinthnuten 15. Zunächst ergibt sich die bekannte Wirbelbildung hinter jeder
Einzelkante; da nun aber hier keine Ringnuten vorliegen, sondern zusammenhängende
Gewindegänge, wird sich in diesen eine im wesentlichen tangential verlaufende Strömung
ausbilden, die sich mit der an der Peripherie herrschenden axialen kreuzt, so daß
in dem Ringspalt selbst bereits Turhulenz in hohem Grade einsetzt. Je kleiner der
Plungerquerschnitt gegenüber dem Arbeitszylinderquerschnitt gewählt wird, um so
öfter zirkuliert die Flüssigkeit um den Kolben 14, ehe sie ausgestoßen wird, Im
Ausführungsbeispiel werden jeweils drei Volumeinheiten aufwärts getrieben, eine
gefördert und zwei zurückgedrückt, in einer Art Pilgerschrittverfahren. Die Belastung
des Druckventils ist für die vorliegende Pumpe charakteristisch, kann aber durch
eine äquivalente Wassersäule ersetzt sein. Es wäre für das Wesen der Erfindung belanglos,
an die Stelle des federbelasteten Kugelventils etwa einen einstellbaren Stufenkegel
od. dgl. treten zu lassen.The suction line i opens into a bore in the foot part 2, which
the seat for the suction valve 3 and its stroke limiter ¢ forms that of the screwed in
Cylinder 5 is set. The head of the cylinder 5 serves as a pressure valve housing.
The pressure valve 6 is loaded with a spring 7 which is pressed against the plug 8
supports; it mediates the flow from the cylinder top to outlet g. That cylinder
5 encloses a guide bushing io for the plunger i i, which is supported by a between
the support ring 12 and the sleeve io pressed-in sleeve 13 is sealed and
is provided with a piston 14 at the lower end. This fills the cylinder cross-section
not completely sealing, but rather runs with a little play in it. According to the invention
are also thread-wise extending labyrinth grooves 15 cut on its circumference.
The throughput of highly viscous liquids can optionally be facilitated
by arranging additional bores 16 in the piston disk. Drive and
Other accessories may be considered standard and known, and have therefore been included in the drawing
not shown. The mode of action is as follows: When the
Piston 14 from top to bottom, i.e. during the pressure stroke, is the suction valve
3 closed, and the liquid in the space under the flask can only
get through the annular gap around the piston 14 over the same. It surrenders
because of the small flow cross-section, a high speed with which the
Liquid flows into the annular cavity above the piston 14. In the exemplary embodiment
is the cross section of the cavity 2-3 of the cross section of the cylinder bore. That
Quantum displaced below therefore only partially has space above, i. H. the overflow;
corresponding to the immersion volume of the plunger ii, is ejected via the pressure valve 6.
Now the suction stroke follows, the piston 14 goes up. The pressure valve 6 is at least
so heavily loaded that the fluid pressure in the cylinder upper part reduces the gap resistance
on the piston 14 is able to overcome. So nothing will escape to the outlet g,
all of the liquid located above the piston 14 must go back past the piston
below, and again only the volume corresponding to the immersion volume of the plunger i i becomes
Quantum of liquid sucked in from below; the game then begins again. At
the edges of the piston 14, where the annular jet coming out of the gap
emerges, lively turbulence and turbulence arise in the adjacent liquid layer
intensive mixing of the individual liquid particles. The process repeats
in the present case twice before the treated partial quantum is expelled,
as long as the layers remain reasonably horizontal. With the multiple
Change of speed and direction occurs braided flow with cavitation, shear,
internal trituration and disruption of the substance, resulting in a refinement of the structure
brings about. The purpose of the thread-like running is to increase this effect
Labyrinth grooves 15. First of all, there is the well-known vortex formation behind each
Single edge; but since there are no ring grooves here, but rather connected
Thread turns, there will be an essentially tangential flow in these
form, which intersects with the prevailing on the periphery axial, so that
Turhulenz already sets in to a high degree in the annular gap itself. The smaller the
Plunger cross-section is selected relative to the working cylinder cross-section, so as to
more often the liquid circulates around the piston 14 before it is expelled, Im
Embodiment are each driven three volume units upwards, one
promoted and two pushed back, in a kind of pilgrim step process. The load
of the pressure valve is characteristic of the present pump, but can be due to
be replaced by an equivalent water column. It would be irrelevant to the nature of the invention
in place of the spring-loaded ball valve, for example, an adjustable stepped cone
or the like.