DE9114384U1 - Oscillating piston pump - Google Patents
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Description
30364 20/h Gotec S.A.
Rue des Casernes 5930364 20/h Gotec SA
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CH 1950 SionCH 1950 Sion
Beschreibung
15 Description
15
Die Erfindung betrifft eine Schwingkolbenpumpe zur Förderung flüssiger Medien mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an oscillating piston pump for conveying liquid media with the features according to the preamble of claim 1.
Schwingkolbenpumpen sind Elektromagnet-Kolbenpumpen, deren Kolben unter dem Einfluß eines pulsierenden Magnetfeldes, das von einer mit Wechselstrom beaufschlagten Spule erzeugt wird, Hubbewegungen in einem Zylinder mit der eingeprägten Impulsfrequenz ausführt. Der Kolben, der aus einem magnetisierbaren Werkstoff besteht, ist frei in dem Zylinder beweglich und führt bei jedem Impuls aufgrund der magnetischen Induktion eine Hubbewegung gegen die Kraft einer Feder aus, welche den Kolben nach der Aufhebung der Induktion wieder zurückstellt, wodurch ein weiterer Hub stattfindet.Oscillating piston pumps are electromagnetic piston pumps whose pistons, under the influence of a pulsating magnetic field generated by a coil supplied with alternating current, perform stroke movements in a cylinder at the impressed pulse frequency. The piston, which is made of a magnetizable material, is freely movable in the cylinder and, with each pulse, performs a stroke movement due to the magnetic induction against the force of a spring, which returns the piston after the induction is removed, causing another stroke to take place.
Der Zu- und Abfluß des flüssigen Mediums zu dem Arbeitsraum des Zylinders wird durch selbsttätige Ventile, z.B. Rückschlagventile, gesteuert. Der Arbeitsraum befindet sich zwischen der der Feder gegenüberliegenden Stirnseite des Kolbens und der Auslaßseite des Zylinders.The inflow and outflow of the liquid medium to the working chamber of the cylinder is controlled by automatic valves, e.g. check valves. The working chamber is located between the front side of the piston opposite the spring and the outlet side of the cylinder.
Wenn die Schwingkolbenpumpe nicht in Betrieb ist, liegt der Kolben mit seiner dem Arbeitsraum zugewendeten StirnseiteWhen the oscillating piston pump is not in operation, the piston is positioned with its front side facing the working chamber
gewöhnlich an der zugeordneten Innenseite des Zylinders an. Im Betriebszustand und insbesondere bei zunehmendem Druck kommt der Kolben mit der Zylinderstirnseite jedoch nicht mehr in Kontakt. Infolge der Hubbewegungen, die der Kolben mit der Impulsfrequenz des induzierten Magnetfeldes ausführt, entstehen in dem flüssigen Fördermedium hydraulische Druckspitzen, die sich als Körperschall auf die angrenzenden mechanischen Teile wie Zylinder, Leitungen usw. übertragen und zu einer verhältnismässig hohen Geräuschentwicklung führen. Um diese Geräuschentwicklung zu dämpfen, sind Schwingkolbenpumpen der eingangs angegebenen Art bekannt, an deren Druckleitung ein federbelasteter Druckspeicher mittels einer Zweigleitung angeschlossen ist, der die hydraulischen Druckspitzen kappt. Dieser Druckspeicher bedeutet jedoch einen zusätzlichen technischen Aufwand und erhöht den Platzbedarf der Schwingkolbenpumpe.usually on the associated inside of the cylinder. In the operating state and especially when the pressure increases, the piston no longer comes into contact with the cylinder face. As a result of the stroke movements that the piston carries out at the pulse frequency of the induced magnetic field, hydraulic pressure peaks arise in the liquid conveying medium, which are transmitted as structure-borne noise to the adjacent mechanical parts such as cylinders, lines, etc. and lead to a relatively high level of noise. In order to dampen this noise, oscillating piston pumps of the type mentioned above are known, to whose pressure line a spring-loaded pressure accumulator is connected by means of a branch line, which cuts off the hydraulic pressure peaks. However, this pressure accumulator means additional technical effort and increases the space required for the oscillating piston pump.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schwingkolbenpumpe der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit der auf einfache und platzsparende Weise die geschilderte Geräuschentwicklung herabgesetzt werden kann.The object of the invention is to create an oscillating piston pump of the type specified at the outset, with which the described noise development can be reduced in a simple and space-saving manner.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Ausgestaltung nach Anspruch 1 oder 2.According to the invention, this object is achieved by the embodiment according to claim 1 or 2.
Durch die Anordnung eines volumenkompressiblen Elements unmittelbar im Arbeitsraum der Schwingkolbenpumpe oder nahe diesem, z.B. im Saugraum, werden die in dem Fördermedium entstehenden Druckspitzen schon direkt oder nahe am Ort der Entstehung abgebaut. Untersuchungen haben gezeigt, daß je nach Art und Ausbildung des volumenkompressiblen Elements, von dem nachfolgend Ausführungsbeispiele beschrieben werden, der Platzbedarf außerordentlich gering gehalten werden kann, so daß eine Platzeinsparung durch den glatten Wegfall des Druckspeichers der oben geschilderten bekannten Schwingkolbenpumpen erzielbar ist. Da außerdem keinerlei Anschluß an die Druckleitung notwendig ist, sondern dasBy arranging a volume-compressible element directly in the working chamber of the oscillating piston pump or close to it, e.g. in the suction chamber, the pressure peaks that arise in the pumped medium are reduced directly or close to the place of origin. Investigations have shown that, depending on the type and design of the volume-compressible element, examples of which are described below, the space required can be kept extremely small, so that space can be saved by completely eliminating the pressure accumulator of the known oscillating piston pumps described above. In addition, since no connection to the pressure line is necessary, but the
volumenkompressible Element schon bei der Montage der Pumpe in den Zylinder eingebaut wird, und das Element überdies sehr einfach gestaltet ist, wird auch der Herstellungsaufwand und damit der Gestehungspreis der Schwingkolbenpumpe herabgesetzt.Since the volume-compressible element is already installed in the cylinder during assembly of the pump and the element is also very simply designed, the manufacturing costs and thus the cost price of the oscillating piston pump are also reduced.
Unter "elastischer Volumenkompressibilität" in dem hier gebrauchten Sinn wird eine Volumenverringerung verstanden, die eine elastische Gegenkraft erzeugt, welche - bei Wegfall des die Kompression bewirkenden Druckes - das Element wieder zu seinem ursprünglichen Volumen zurückführt."Elastic volume compressibility" in the sense used here means a reduction in volume that generates an elastic counterforce which - when the pressure causing the compression is removed - returns the element to its original volume.
Die am meisten bevorzugte Ausführungsform des elastisch volumenkompressiblen Elements ist ein Körper aus einem elastomeren, gasgefüllte Zellen enthaltenden Material, z.B. einem geschlossenzellig geschäumten Gummi. Derartiges Material ist bahnförmig im Handel erhältlich, so daß sich der Herstellungsvorgang eines solchen Elements auf einen blossen Ausstanzvorgangg beschränkt. Das in den Zellen enthaltene Gas, z.B. Luft, wird durch die hydraulischen Druckspitzen, welche in dem im Arbeitsraum und im Saugraum enthaltenen Fördermedium erzeugt werden, elastisch komprimiert, so daß das Körpervolumen bei jedem Druckhub des Kolbens verringert wird. Aufgrund der elastischen Rückstellkraft des komprimierten Gases in den Zellen, unterstützt durch die elastische Rückstellung des gummielastischen Materials des Körpers selbst, nimmt der Körper augenblicklich sein durch den mittleren Förderdruck bestimmtes Volumen wieder ein, sobald die Druckspitze abgeklungen ist.The most preferred embodiment of the elastically volume-compressible element is a body made of an elastomeric material containing gas-filled cells, e.g. a closed-cell foamed rubber. Such material is commercially available in sheet form, so that the production process of such an element is limited to a simple punching process. The gas contained in the cells, e.g. air, is elastically compressed by the hydraulic pressure peaks generated in the conveying medium contained in the working chamber and in the suction chamber, so that the body volume is reduced with each pressure stroke of the piston. Due to the elastic restoring force of the compressed gas in the cells, supported by the elastic restoring of the rubber-elastic material of the body itself, the body immediately returns to its volume determined by the average conveying pressure as soon as the pressure peak has subsided.
Sofern das volumenkompressible Element - gemäß Anspruch 1 unmittelbar im Arbeitsraum oder nahe diesem, z.B. im Saugraum, angeordnet ist, wird neben der Verringerung des Platzbedarfes und der Herabsetzung des Herstellungsaufwandes auch eine Verringerung der Geräuschentwicklung erzielt, weil die hydraulischenIf the volume-compressible element - according to claim 1 - is arranged directly in the working space or close to it, e.g. in the suction chamber, in addition to reducing the space required and the manufacturing costs, a reduction in the noise development is also achieved because the hydraulic
Druckspitzen im Fördermedium unmittelbar am Ort des Entstehens abgebaut werden und daher nur in einem sehr kleinen Bereich der Schwingkolbenpumpe Körperschall in an das Medium angrenzenden mechanischen Teilen entstehen kann. 5Pressure peaks in the pumped medium are reduced immediately at the point of origin and therefore structure-borne noise can only arise in a very small area of the oscillating piston pump in mechanical parts adjacent to the medium. 5
Die Anordnung des volumenkompressiblen Elements in Gestalt eines Körpers aus elastomerem, gasgefüllte Zellen enthaltendem Material - gemäß Anspruch 2 - ist nicht auf den Arbeitsraum oder eine Stelle in der Nähe davon, beschränkt. Vielmehr kann der Körper, z.B. in Form einer Scheibe, aufgrund seiner sehr geringen Abmessungen auch noch außerhalb des Zylinders, z.B. in einer Tasche der Druckleitung, angeordnet werden, ohne daß dadurch ins Gewicht fallender zusätzlicher Platzbedarf entsteht.The arrangement of the volume-compressible element in the form of a body made of elastomeric material containing gas-filled cells - according to claim 2 - is not limited to the working space or a location near it. Rather, the body, e.g. in the form of a disk, can also be arranged outside the cylinder, e.g. in a pocket of the pressure line, due to its very small dimensions, without this resulting in significant additional space requirements.
Das volumenkompressible Element kann auch durch einen geschlossenen gasgefüllten Balg oder durch teleskopisch ineinander geführte Napfteile gebildet sein, deren Innenraum nach außen abgedichtet ist und die sich durch eine in dem Innenraum angeordnete Feder aneinander abstützen. Bei allen geschilderten Ausführungsbeispielen für das elastisch volumenkompressible Element kann dieses im Zylinder der Schwingkolbenpumpe untergebracht sein und zwar vorzugsweise im Arbeitsraum an der Stirnseite des Zylinders, jedoch auch an der dem Arbeitsraum zugewendeten Stirnseite des Kolbens. Wenn der Zylinder durch das Fördermedium axial durchströmt ist, d.h. das Auslaßventil an der Stirnseite des Arbeitsraumes angeordnet ist, bildet man das volumenkompressible Element vorteilhafterweise in Form einer Ringscheibe aus, so daß der Förderstrom die Ringöffnung durchsetzen kann.The volume-compressible element can also be formed by a closed gas-filled bellows or by telescopically guided cup parts, the interior of which is sealed to the outside and which are supported by a spring arranged in the interior. In all of the described embodiments for the elastic volume-compressible element, this can be accommodated in the cylinder of the oscillating piston pump, preferably in the working chamber on the front side of the cylinder, but also on the front side of the piston facing the working chamber. If the conveying medium flows axially through the cylinder, i.e. the outlet valve is arranged on the front side of the working chamber, the volume-compressible element is advantageously designed in the form of an annular disk so that the conveying flow can pass through the annular opening.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen. In den Zeichnungen zeigen:Further advantages and features of the invention emerge from the following description of embodiments based on the accompanying drawings and from further subclaims. In the drawings show:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Schwingkolbenpumpe nach der Erfindung, undFig. 1 is a schematic longitudinal section through a piston pump according to the invention, and
Fig. 2 Schnitte durch zwei weitere Ausführungsformen eines volumenkompressiblen Elements.Fig. 2 Sections through two further embodiments of a volume-compressible element.
Die in Fig. 1 gezeigte Schwingkolbenpumpe besteht im wesentlichen aus einem im Ganzen mit 1 bezeichneten Elektromagnet, der einen Eisenkern aufweist und durch eine Spule betrieben ist, einem im Eisenkern des Elektromagneten 1 ausgebildeten Zylinder 2 mit einem darin frei verschiebbaren Kolben 3, einem Sauganschluß 4 und einem Druckanschluß 5.The oscillating piston pump shown in Fig. 1 consists essentially of an electromagnet, designated as a whole by 1, which has an iron core and is operated by a coil, a cylinder 2 formed in the iron core of the electromagnet 1 with a piston 3 that can be freely moved therein, a suction connection 4 and a pressure connection 5.
Der Kolben 3 stützt sich über eine im Saugraum angeordnete Druckfeder 6 an einem saugseitigen Dichteinsatz 7 ab, ist jedoch im übrigen frei im Zylinder 2 verschiebbar. Der saugseitige Dichteinsatz 7 sowie der rohrförmig ausgebildete Kolben 3 enthalten je ein Rückschlagventil 8 bzw. 9, die beide in Richtung zum Arbeitsraum 10 öffnen. Der Druckanschluß 5 enthält ebenfalls ein Rückschlagventil 11, das in Richtung auf die nicht gezeigte, an den Druckanschluß 5 anschließende Druckleitung öffnet. Aus der geschilderten Anordnung ergibt sich eine axiale Durchströmung des Zylinders 2 durch das Fördermedium.The piston 3 is supported by a compression spring 6 arranged in the suction chamber on a suction-side sealing insert 7, but is otherwise freely movable in the cylinder 2. The suction-side sealing insert 7 and the tubular piston 3 each contain a check valve 8 and 9, respectively, both of which open in the direction of the working chamber 10. The pressure connection 5 also contains a check valve 11, which opens in the direction of the pressure line (not shown) connected to the pressure connection 5. The arrangement described results in an axial flow through the cylinder 2 by the conveying medium.
Der bis hierher geschilderte Aufbau der Schwingkolbenpumpe und deren Funktion sind bekannt und bedürfen daher an dieser Stelle keiner näheren Erläuterung.The structure of the oscillating piston pump and its function described so far are known and therefore do not require any further explanation at this point.
Um die beim Betrieb der Schwingkolbenpumpe in dem Fördermedium auftretenden hydraulischen Druckspitzen abzubauen und dadurch die Geräuschentwicklung zu dämpfen, ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Arbeitsraum 10 des Zylinders 2 ein volumenkompressibles Element 12 in Gestalt eines Ringscheiben-Körpers aus Zellgummi angeordnet. Die Ringscheibe ist an dem Ventilgehäuse des druckseitigen Rückschlagventils 11 angeklebt. Ihre obereIn order to reduce the hydraulic pressure peaks that occur in the pumped medium during operation of the oscillating piston pump and thereby dampen the noise, a volume-compressible element 12 in the form of an annular disk body made of cellular rubber is arranged in the working chamber 10 of the cylinder 2 in the embodiment shown. The annular disk is glued to the valve housing of the pressure-side check valve 11. Its upper
und untere Ringfläche ist durch eine geschlossene, d.h. nicht-poröse Haut gebildet. Ihr Außendurchmesser entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser des Zylinders 2; ihre Dicke beträgt bei einem Außendurchmesser von etwa 12 mm beispielsweise 3 mm. Das hierdurch zur Verfügung gestellte Dämpfungsvolumen des Elements 12 reicht aus, die hydraulischen Druckspitzen im Fördermedium soweit abzubauen, daß eine Geräuschminderung um 10 Dezibel und mehr erzielbar ist.and lower ring surface is formed by a closed, i.e. non-porous skin. Its outer diameter corresponds essentially to the inner diameter of the cylinder 2; its thickness is, for example, 3 mm with an outer diameter of about 12 mm. The damping volume of the element 12 made available in this way is sufficient to reduce the hydraulic pressure peaks in the conveying medium to such an extent that a noise reduction of 10 decibels and more can be achieved.
Die Fig. 2 zeigt zwei weitere Ausführungsformen eines elastisch volumenkompressiblen Elements 12' bzw. 12''. Das Element 12' ist ein geschlossener, mit Luft gefüllter Balg z.B. aus dünnem Stahlblech, der ringförmig gestaltet ist.Fig. 2 shows two further embodiments of an elastically volume-compressible element 12' or 12''. The element 12' is a closed bellows filled with air, e.g. made of thin sheet steel, which is designed in a ring shape.
Sowohl an seinem Außenumfang als auch an seinem Innenumfang weist er einspringende Balgfalten 13 auf, die seine elastische Verformbarkeit erleichtern. Ist der Balg 12' in eine Schwingkolbenpumpe in ähnlicher Weise eingebaut, wie das vorstehend in Zusammenhang mit dem Element 12 geschildert ist, so erfährt er unter dem Einfluß der hydraulischen Druckspitzen jeweils eine - hauptsächlich axiale - Verformung über diejenige Verformung hinaus, die ohnehin aufgrund des Förderdruckes im Medium vorhanden ist.It has re-entrant bellows folds 13 on both its outer and inner circumferences, which facilitate its elastic deformability. If the bellows 12' is installed in a oscillating piston pump in a similar way to that described above in connection with element 12, it experiences a deformation - mainly axial - under the influence of the hydraulic pressure peaks, in excess of the deformation that is already present in the medium due to the delivery pressure.
Das Element 12'* ist ebenfalls ringförmig und besteht aus zwei teleskopisch ineinander geführten Napfteilen 20 und 21. Die beiden Napfteile stützen sich aneinander durch eine in ihrem Inneren untergebrachte Tellerfeder 22 ab und sind durch nicht gezeigte Maßnahmen, z.B. korrespondierende Eindrückungen an ihrer Außenwand, an einem Auseinanderfallen gehindert. Um ein Eindringen von Fördermedium in das Innere des Elements 12'' zu verhindern, kann das ganze Element lose in eine dichte Kunststoffolie eingeschweißt sein.The element 12'* is also ring-shaped and consists of two cup parts 20 and 21 that are telescopically guided into one another. The two cup parts are supported on one another by a disc spring 22 housed inside them and are prevented from falling apart by measures not shown, e.g. corresponding indentations on their outer wall. In order to prevent the penetration of conveying medium into the interior of the element 12'', the entire element can be loosely welded into a tight plastic film.
Ist das Element 12'' in der Schwingkolbenpumpe in ähnlicher Weise untergebracht, wie das zuvor in Zusammenhang mit dem Element 12 geschildert wurde, soIf the element 12'' is housed in the oscillating piston pump in a similar manner as previously described in connection with the element 12,
erfährt es unter den Druckimpulsen eine axiale Zusammendrückung gegen die Kraft der Tellerfeder 22. Diese
stellt den ursprünglichen Abstand der Napfteile 20 und 21 jeweils wieder her, sobald der Druck absinkt.
5Under the pressure pulses it undergoes an axial compression against the force of the disc spring 22. This restores the original distance between the cup parts 20 and 21 as soon as the pressure drops.
5
Die erfindungsgemässe Dämpfungseinrichtung ist nicht auf die vorstehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. So muß das aus einem elastomeren, geschäumten Material bestehende Element 12 keineswegs die gezeigte Scheibenform, insbesondere Ringscheibenform, aufweisen, sondern kann z.B. auch in Form eines kleinen Klotzes in einer seitlichen Wandausnehmung des Zylinders 2 untergebracht sein. Weiterhin ist es auch möglich, einen Körper aus dem genannten Material stromab von dem druckseitigen Rückschlagventil 11 in einer Kanalerweiterung des Druckanschlusses 5 oder der nicht gezeigten anschließenden Druckleitung anzuordnen. Auch kann die Anzahl der verwendeten Elemente gesteigert werden, so daß z.B. im Arbeitsraum und im Saugraum je ein Element vorgesehen ist.The damping device according to the invention is not limited to the above-described embodiments. The element 12, which consists of an elastomeric, foamed material, does not have to have the disc shape shown, in particular the ring disc shape, but can also be accommodated in the form of a small block in a lateral wall recess of the cylinder 2. It is also possible to arrange a body made of the material mentioned downstream of the pressure-side check valve 11 in a channel extension of the pressure connection 5 or the not shown connecting pressure line. The number of elements used can also be increased, so that, for example, one element is provided in the working chamber and one in the suction chamber.
Claims (9)
daß die Dämpfungseinrichtung ein in oder nahe dem Arbeitsraum (10) des Zylinders (2) angeordnetes, elastisch volumenkompressibles Element (12, 12', 12") ist.characterized,
that the damping device is an elastically volume-compressible element (12, 12', 12") arranged in or near the working space (10) of the cylinder (2).
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| DE9114384U DE9114384U1 (en) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | Oscillating piston pump |
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