DE930912C - Pumpe - Google Patents

Description

• Pumpe Die Erfindung betrifft eine Pumpe für Flüssigkeiten oder Gase (Kompressor), bei der in an sich bekannter Weise ein hin und her gehender Kolben durch einen ringförmigen elastischen Körper, der sich beim Kolbenhinundhergang verformt, mit einem äußeren ringförmigen Körper verbunden ist, so daß sich der Arbeitsraum abwechselnd vergrößert und verkleinert, wobei das Arbeitsmittel durch Ventile zu- und abströmt.
• Bekannte Pumpen und Kompressoren der beschriebenen Art sind nicht geeignet, gegen sehr hohe Drücke (mehr als roo atü) zu fördern, da dabei der elastische Hohlkörper ausweicht, so daß die Liefergrade der Pumpen sehr druckabhängig werden und sie oberhalb mäßiger Gegendrücke vollkommen versagen. Außerdem löst sich bei dauernder Wechselbeanspruchung die Verbindung zwischen dem elastischen Hohlkörper und den angrenzenden Teilen. Der elastische Hohlkörper selbst hält die hohe Beanspruchung auch nicht aus und reißt ein. Auch bei bekannten Pumpen mit konischer Begrenzung des elastischen Körpers auf der Innen- und Außenseite wird dieser Nachteil nicht vermieden, da die Konen nicht gleichsinnig verlaufen. Die bekannten Pumpen der eingangs beschriebenen Art sind weiterhin auch deshalb zur Förderung gegen hohe Drücke nicht geeignet, weil sie zu große schädliche Pumpenräume haben.
• Die geschilderten Nachteile der bisher bekanntgewordenen und nach einem grundsätzlich gleichen Prinzip wie die im folgenden zu beschreibende Pumpe arbeitenden Pumpen werden bei der Erfindung durch verschiedene Maßnahmen vermieden, die alle den gleichen Zweck haben, die Pumpe mit gutem Lieferungs- und Wirkungsgrad zum Fördern gegen hohe Drücke zu befähigen. Dieses Ziel wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß ein beweglicher Pumpenkolben und ein äußerer feststehender Ring oder Ringkörper mit gleichsinnig kegeligen Flächen von innen und außen an einen elastisch verformbaren ringförmigen Körper angrenzen, wobei sich die Kegelflächen in Richtung auf den Arbeitsraum der Pumpe hin verjüngen. Durch diese neuartige Formgebung wird erreicht, daß der elastische Körper beim Arbeiten des Pumpenkolbens gleichzeitig auf Druck und Schub und nicht auf Zug beansprucht wird. Die Erfahrung hat gezeigt und die überlegung bestätigt es, daß solchermaßen verformte elastische Körper dann nicht zerstört werden, wenn sie schwellend gleichzeitig auf Schub und Druck beansprucht werden. Deshalb wird entsprechend der vorliegenden Erfindung der elastische Hohlkörper nicht als Hohlzylinder, sondern als hohler Kegelstumpf mit sich außen und innen in gleicher Richtung zum Arbeitsraum hin verjüngenden Kegelmantelflächen als Begrenzungsflächen ausgebildet. Er wird dann beim Druckhub des Kolbens gequetscht, so daß keine Zugspannung auftritt, die zu Rissen führen könnte.
• Die Eignung der Pumpe zum Fördern gegen hohe Drücke wird weiterhin dadurch erreicht, daß die Wandstärke des elastischen Hohlkegels im Verhältnis zu seinem mittleren Durchmesser klein gemacht wird und weniger als ao % desselben beträgt. Außerdem hat der Hohlkegel eine irii Verhältnis zu seiner Wandstärke große Länge bzw. Höhe. Sie ist wenigstens dreimal so groß wie jene.
• Durch diese Formgebung wird das elastische Ausweichen des Hohlkörpers durch den hohen Druck in der Pumpe auf ein Kleinstmaß herabgesetzt, was dem Liefergrad zugute kommt.
• Die sichere Haftung des elastischen Hohlkörpers am äußeren Ringkörper bzw. dem Pumpengehäuse und am Kolben kann dadurch unterstützt werden, daß der Hohlkörper außen durch einen schlankeren Kegel begrenzt wird als innen, derart, daß die ebenen Querschnitte durch den elastischen Ringkörper senkrecht zur Kolbenbewegungsrichtung mit der Entfernung vom Pumpendruckraum stetig abnehmen. Wenn dann der Druck in der Pumpe die Reibungs- oder Vulkanisationshäftung zwischen dem elastischen Körper und den umgrenzenden Teilen einmal überwinden sollte, wird er in den sich verengenden Spalt gedrückt und haftet um so fester.
• Für die konstruktiveAusbildung der"Abdichtung des Pumpenraumes kann es zweckmäßig sein, sich den elastischen Ringkörper druckraumseitig zu einer kreisförmigen Scheibe erweitern zu lassen, der sich über die ganzen Stirnflächen der angrenzenden Teile erstreckt. Diese Formgebung gibt auch die Möglichkeit, den elastischen Körper druckraumseitig durch eine Membran aus einem anderen Werkstoff von. dem eventuell ;chemisch aggressiven Arbeitsmittel zu trennen.
• Um das erstrebte Ziel der Arbeitsfähigkeit der Pumpe gegen, hohe Drücke mit gutem Liefergrad zu erreichen, ist es wesentlich, daß der schädliche Pumpenraum klein gehalten wird und etwa eingedrungene Luft- und Gasblasen entfernt werden können. Den kleinstmöglichen schädlichen Raum erhält man, wenn der Kolben und der elastische Körper sich am Druckhubende der Pumpengehäusewand mit kleinstmöglichem Spiel anschmiegen. Deshalb wird die Gehäusewand bei der vorliegenden Erfindung entsprechend geformt.
• Bei sehr hohen Gegendrücken und bei Belastung des Druckventils durch eine kräftige Feder gelingt es trotzdem nicht immer, alle Dampf- und Gasblasen aus dem Pumpenraum zu entfernen und die Pumpe zum Selbstansaugen aus tieferliegendem Niveau zu befähigen. Das wird jedoch erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Druckventil kurz vor Hubende durch den anstoßenden Pumpenkolben geöffnet wird.
• Falls eine Regelbarkeit der geförderten Menge des Arbeitsmittels erforderlich ist, wie es beispielsweise bei Einspritzpumpen für Diesel- und Ottomotoren der Fall ist, kann das beschriebene Pumpenprinzip mit sämtlichen bekanntgewordenen Regelmethoden kombiniert werden.
• In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
• In Abb. z ist z der Pumpenkolben, 2 der elastische Ringkörper, 3 der äußere feste Ringkörper, der hier gleichzeitig das Pumpengehäuse bildet. ¢ ist ,der Pumpenraum, 5 sind die Ventile, und 6 sind die Ventilfedern. Der Arbeitskolben ist in der unteren Endlage gezeichnet, wobei der elastische Ringkörper entweder spannungslos ist oder schon unter Druckverspannung steht.
• Abb. 2 zeigt die Begrenzung des elastischen Ringkörpers :2 durch Kegel mit unterschiedlichen Spitzenwinkeln a und ß außen und innen.
• Abb.3 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit, bei der sich der elastische Ringkörper pumpendruckseifiig zu einer vollen, kreisrunden Scheibe erweitert.
• Abb. q. zeigt dasselbe mit einer druckraumseitigen Schutzmembran 7 aus einem anderen Werkstoff. Die Abb. 5 bis 8 veranschaulichen das Anschmiegen des Kolbens und des elastischen Ringkörpers beim Druckhubende an das Pumpengehäuse für zwei versehnedene Ausführungsbeispiele. Die Abb. 5 und 6 sowie 7 und 8 gehören jeweils zusammen, wobei die Kolben in den - Abb. 5 und 7 in den Saughubendstellungen und in den Abb.6 und 8 in den Druckhubendstellungen dargestellt sind.
• Die Abb. 9 zeigt ein durch die Feder 9 belastetes, verlängertes Druckventil 8, =das kurz vor Druckhubende vom Pumpenkolben r noch etwas angehoben wird.
• In Abb. io wird gezeigt, wie man beispielsweise durch einen Ring zo erreichen kann, daß der elastische Ringkörper schon in Saughubendstellung unter Druckverspannung steht, so daß er jedesmal mit Sicherheit und genügend schnell nach erfolgtem Druckhub in diese Stellung zurückgeht. Die gestrichelten Linien zeigen die Kolben und Ringstellung in entspanntem Zustand. Abb. ii zeigt die Anwendung eines bei Dieselmotoreinspritzpumpen an sich bekannten Regelverfahrens auf die vorliegende Erfindung. i ist der Pumpenkolben, i i ein Antriebsexzenter, 12 ein Laufring. 13 ist ein unter Federvonspannung stehendes Zwischenglied, 14 eine Gleithülse, 15 ein Stößel, 16 eine Feder und 17 eine Regelstange. Bei Verschiebung derselben in Doppelpfeilrichtung ändert sich die Fördermenge, wobei der Beginn der Förderung unverändert bleibt, während der Zeitpunkt des Förderendes sich verschiebt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Pumpe, bei der in an sich bekannter Weise ein hin und her gehender Kolben durch einen ringförmigen elastischen Körper, der sich beim Kolbenhinundhergang verformt, mit einem äußeren ringförmigen Körper verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die an den elastischen Körper (2) angrenzenden Flächen des Kolbens (i) und des äußeren festen Ringes (3) gleichsinnig kegelig ausgeführt sind, derart, daß sich die Kegelflächen nach dem Arbeitsraum der Pumpe hin verjüngen.
2. 2. Pumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenwinkel der Kegelflächen des Kolbens und des äußeren Ringes, die an den elastischen Körper angrenzen, verschieden groß gemacht werden, derart, daß die ebenen Querschnitte durch den elastischen Körper (2) senkrecht zur Kolbenbewegungsrichtung mit der Entfernung vom Pumpendruckraum stetig abnehmen.
3. 3. Pumpe nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des elastischen Zwischenkörpers (2) im Verhältnis zu seinem mittleren Durchmesser klein ist und weniger als 2o% desselben beträgt.
4. 4. Pumpe nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des elastischen Körpers (2) in Richtung der Bewegung des Kolbens (i) wenigstens dreimal so groß ist wie seine mittlere Wandstärke.
5. 5. Pumpe nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der elastische Zwischenkörper (2) druckraumseitig zu einer kreisförmigen Scheibe erweitert, die sich über die ganzen Stirnflächen der angrenzenden Teile (i und 3) erstreckt, mit denen sie festhaftend verbunden ist.=
6. 6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper (2) druckraumseitig durch eine Membran aus einem anderen Werkstoff von dem Arbeitsmittel getrennt ist, die vorzugsweise mit ihm festhaftend verbunden ist.
7. 7. Pumpe nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpendruckraumbegrenzung gegenüber dem Pumpenkolben (i) so ausgebildet ist, daß sich ihr am Druckhubende der Kolben (i) und der verformte elastische Ringkörper (2) mit kleinstmöglichem Spiel anschmiegen. B. Pumpe nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (8) kurz vor dem Druckhubende durch den Pumpenkolben (i) aufgestoßen wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 74 813; USA.-Patentschrift Nr. 2 354 958-