EP0281794A1 - Durch einen Druckluft-Kolbenmotor angetriebene Flüssigkeits-Kolbenpumpe - Google Patents
Durch einen Druckluft-Kolbenmotor angetriebene Flüssigkeits-Kolbenpumpe Download PDFInfo
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- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L23/00—Valves controlled by impact by piston, e.g. in free-piston machines
Definitions
- the invention relates to a motor arranged by a compressed air piston motor with a rinsing chamber arranged above the pump below and at a distance above this, and with a control device for the motor.
- Such motor-pump combinations are often used to generate higher liquid pressures with a comparatively low air pressure. They are used to operate grease guns, clamping hydraulics and the like.
- a particularly important area of application is the generation of pressure for hydrostatically operating paint spraying devices, so-called “airless” spraying devices, in which pressures of 30 to 300 bar are required, depending on the material to be sprayed and the use of additional air (so-called “airless plus” process).
- a free space (lantern space) is provided between the top of the flushing chamber, which is essentially defined by the fill level, in which the coupling can reciprocate and into which the motor piston rod can be immersed, without using detergent To come into contact.
- the control device for the engine is arranged laterally next to its cylinder. This control device can only be operated pneumatically using end stop valves. Because of the lateral projection, a larger footprint is required. Sound insulation creates difficulties.
- control device is arranged above the engine. There it can be actuated mechanically by the engine piston if a corresponding coupling bushing is provided.
- the cross section specified by the air motor does not need to be significantly exceeded.
- the space surrounding the control device can be used as a relaxation room for the purpose of sound absorption.
- the overall height of the unit increases by the height of the control device.
- the invention is based on the object of specifying a liquid piston pump which is driven by a compressed air piston motor and which has smaller overall dimensions.
- control device between the rinsing chamber and the engine is arranged radially outside the engine piston rod leading to the pump.
- the distance between the rinsing chamber and the motor required for units with a rinsing chamber is used to accommodate the control device. This does not require an increase in the cross-section or an increase in the overall height. A mechanical actuation of the control device is possible directly through the engine piston rod; there is no need for an additional coupling element that goes outwards. Since the necessary distance between the rinsing chamber and the motor, which is dependent on the stroke, can be used for accommodating the control device, there is a relatively large relaxation space and thus good sound absorption.
- control device can have a height that is at least equal to the maximum lifting height of the motor. This leads to the desired full utilization of the necessary distance. No stroke reduction gears are required to operate the control device. And there is a large relaxation room.
- control device and the cylinder of the motor are surrounded by a common cylindrical wall.
- Motor and control device are offered in a compact, smooth design, which is optically beautiful and technically expedient. Since the common wall also surrounds the cylinder of the engine, the interior serving as a relaxation space is enlarged.
- the common cylindrical wall can also be permeable to air. As a result, the exhaust air is discharged to the outside over a large area, as a result of which the noise is reduced again.
- the motor piston rod is surrounded by a control sleeve, which is displaceable at the stroke ends by a driver on the piston rod by a limited distance, and that the control sleeve takes along a flat slide bearing against a slide seat.
- control housing which is attached to the engine at its upper end face, carries an end wall at its lower end face, has an interior space connected to the compressed air supply line, which is additionally limited by the control sleeve, the flat slide valve and the slide seat, and outside is surrounded by a room for extracting the exhaust air.
- the compressed air and the exhaust air are separated from each other in a simple manner.
- flushing chamber at the top and the cylinder of the motor are each closed off by a fixed wall, between which the control device is located. These solid walls reduce noise transmission through structure-borne noise.
- the drip pan can be formed in particular by the lower end wall of the control device.
- a liquid piston pump 1 is illustrated below, which with its pump piston 2 indicated by dashed lines in each case draws in liquid at the inlet 3 and releases it under high pressure at the outlet 4. It is driven by a compressed air motor 5 with a piston 6 shown in dashed lines. Its piston rod 7 is connected to the pump piston 2 via a coupling 7a. Above the pump 1 there is a rinsing chamber 8, which is filled with a detergent and cleans and lubricates the pump piston 2 or the associated piston rod 2a, which emerges from the pump on each stroke.
- the piston rod 2a passes through a pump seal, not shown, at the upper end of the piston pump 1, the piston rod 7 passes through an engine seal, not shown in FIG. 1, at the lower end of the compressed air motor 5.
- a distance A is required between the rinsing chamber 8 and the engine 5, which must be at least large enough that the coupling 7a is neither immersed in the engine seal nor in the pump seal and no paint residues can settle on the engine piston rod 7.
- this distance is controlled by a control device 9 filled in for the engine 5. It has an inlet connection 10 for the compressed air, while the outlet 11 of the exhaust air here takes place over the entire circumference, but alternatively it can also take place at a defined point in order to be able to direct the exhaust air into an adjoining room or into the open.
- the compressed air piston motor 5 has an upper end wall 12 and a lower end wall 13, which are clamped together by means of screws 15 with the interposition of a hollow cylinder 14.
- the piston 6 provided with a circumferential seal 17 can be moved back and forth.
- This is provided with a piston rod 7 which passes through a seal 18 and consists of an upper part 19 and a lower part 20 which are connected to one another and to the piston 6 by a screw 21.
- the control device 9 has a control housing 22, the upper end face of which bears against the fixed wall 13 of the motor with the interposition of a seal 23 and is fastened there by screws 24.
- the lower end wall carries an end wall 25 and can be connected to an upper fixed wall 26 of the washing chamber 8, indicated by dashed lines, by means of threaded bolts.
- the piston rod 7 is surrounded by a control sleeve 27 which can be taken back and forth by a driver 28 between the two rod sections 19 and 20 shortly before reaching the end positions of the stroke.
- the control sleeve has corresponding stops 29 and 30.
- a flat slide 31, which interacts with a slide seat 32, can be taken from the control sleeve 27.
- the slide seat 32 has channels 33 and 34, each of which reverses the working air cause in spaces 35 and 36 above and below the piston 6.
- Compressed air supplied via the connecting piece 10 therefore first enters an interior space 37 of the control housing 22, from which it reaches the space 36, so that the piston 6 is pressed upward.
- the displaced air passes from room 35 into a room 38 inside the flat slide valve 31 and then through a bore 39 into a relaxation room 40 outside the control housing 22.
- a preferably conical distributor body 41 can achieve a distribution of the exhaust air that is as uniform as possible.
- a continuous cylindrical wall 42 made of air-permeable material surrounds the cylinder 16 and the control device 9.
- the expansion space 5 thus also extends into the annular space between the hollow cylinder 14 and the cylindrical wall 42. Exhaust air can escape all the way out of this wall 42 over the entire height.
- a defined point can also be provided for the outlet, for example in order to discharge the exhaust air via a line.
- the lower end wall 25 is designed as a condensate collecting trough and is provided with a drain hole 43 for condensate removal.
- a drain line can be connected to this, for example.
- the basic structure of the control device is known from the diaphragm pump 001.085-DP from Kopperschmidt-Mueller GmbH & Co. KG in Bielefeld.
- control device 9 can also have a different shape, as is known from the prior art, provided there is space for the piston rod 7.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine durch einen Druckluft-Kolbenmotor mit über der unten liegenden Pumpe angeordneter Spülkammer und mit Abstand über dieser angeordnetem Motor sowie mit einer Steuereinrichtung für den Motor.
- Solche Motor-Pumpen-Kombinationen werden häufig zur Erzeugung höherer Flüssigkeitsdrücke mit einem vergleichsweise geringen Luftdruck benutzt. Sie dienen zum Betrieb von Fettpressen, Spannhydrauliken u.dgl. Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet ist die Druckerzeugung für hydrostatisch arbeitende Farbspritzgeräte, sogenannte "Airless"-Spritzgeräte, bei denen Drücke von 30 bis 300 bar, je nach zu versprühendem Material und der Anwendung von Zusatzluft (sogenanntes "Airless plus"-Verfahren) benötigt werden.
- Bei einem bekannten Aggregat der eingangs beschriebenen Art (Prospekt Kopperschmidt-Mueller "Gerätetechnik", Oktober 1983, Seite 12) ist oberhalb der Pumpe eine Spülkammer vorgesehen, die mit einem Spülmittel gefüllt ist. Diese säubert und schmiert die Pumpen-Kolbenstange, die bei jedem Hub aus dem Pumpengehäuse heraustritt, und erhöht die Standzeit der hochbelasteten Pumpendichtung. Es muß aber verhindert werden, daß Farbreste, insbesondere wenn sie erhärtet sind, bis in die Motordichtung geschleppt werden. Außerdem darf die Kupplung zwischen Motor und Pumpe nicht in Dichtungen laufen. Aus diesen Gründen ist zwischen der im wesentlichen durch den Füllstand definierten Oberseite der Spülkammer und der Unterseite des Druckluftmotors ein Freiraum (Laternenraum) vorgesehen, in dem die Kupplung hin- und hergehen kann und in den die Motor-Kolbenstange eintauchen kann, ohne mit Spülmittel in Berührung zu kommen. Im bekannten Fall ist die Steuereinrichtung für den Motor seitlich neben dessen Zylinder angeordnet. Diese Steuereinrichtung kann nur pneumatisch mit Hilfe von Endanschlag-Ventilen betätigt werden. Wegen der seitlichen Ausladung wird eine größere Grundfläche benötigt. Die Schalldämpfung bereitet Schwierigkeiten.
- Bei einer anderen bekannten Konstruktion (DE-OS 33 42 388) ist die Steuereinrichtung oberhalb des Motors angeordnet. Dort kann sie mechanisch vom Motorkolben betätigt werden, wenn man eine entsprechende Kupplungsdurchführung vorsieht. Außerdem braucht der durch den Luftmotor vorgegebene Querschnitt nicht wesentlich überschritten zu werden. Der die Steuereinrichtung umgebende Raum kann als Entspannungsraum zum Zweck der Schalldämpfung benutzt werden. Allerdings vergrößert sich die Bauhöhe des Aggregats um die Höhe der Steuereinrichtung.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine durch einen Druckluft-Kolbenmotor angetriebene Flüssigkeits-Kolbenpumpe anzugeben, die kleinere Gesamtabmessungen hat.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung zwischen Spülkammer und Motor radial außerhalb der zur Pumpe führenden Motor-Kolbenstange angeordnet ist.
- Bei dieser Konstruktion wird der bei Aggregaten mit Spülkammer notwendige Abstand zwischen dieser und dem Motor zur Unterbringung der Steuereinrichtung ausgenutzt. Dies erfordert weder eine Vergrößerung des Querschnitts noch eine Vergrößerung der Bauhöhe. Es ist eine mechanische Betätigung der Steuereinrichtung unmittelbar durch die Motor-Kolbenstange möglich; dabei bedarf es keines durch eine zusätzliche Durchführung nach außen gehenden Kupplungselements. Da der vom Hub abhängige notwendige Abstand zwischen Spülkammer und Motor für die Unterbringung der Steuereinrichtung ausgenutzt werden kann, ergibt sich ein verhältnismäßig großer Entspannungsraum und damit eine gute Schalldämpfung.
- Insbesondere kann die Steuereinrichtung eine Höhe haben, die mindestens gleich der maximalen Hubhöhe des Motors ist. Dies führt zu der angestrebten vollständigen Ausnutzung des notwendigen Abstandes. Für die Betätigung der Steuereinrichtung sind keine Hub-Untersetzungs-Getriebe erforderlich. Und es ergibt sich ein großer Entspannungsraum.
- Weitere Vorteile bietet es, wenn die Steuereinrichtung und der Zylinder des Motors von einer gemeinsamen zylindrischen Wand umgeben sind. Motor und Steuereinrichtung werden in einer kompakten, glatten Bauform angeboten, die optisch schön und technisch zweckmäßig ist. Da die gemeinsame Wand auch den Zylinder des Motors umgibt, vergrößert sich der als Entspannungsraum dienende Innenraum.
- Die gemeinsame zylindrische Wand kann ferner luftdurchlässig sein. Dies hat zur Folge, daß die Abluft über eine große Fläche nach außen abgegeben wird, wodurch die Geräusche nochmals herabgesetzt werden.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die Motor-Kolbenstange von einer Steuerhülse umgeben ist, die jeweils an den Hubenden von einem Mitnehmer an der Kolbenstange um einen begrenzten Weg verschiebbar ist, und daß die Steuerhülse einen gegen einen Schiebersitz anliegenden Flachschieber mitnimmt. Dies führt zu einer sehr einfachen und trotzdem sicheren Betätigung der Steuereinrichtung.
- Ferner empfiehlt sich ein Steuergehäuse, das an seiner oberen Stirnfläche am Motor befestigt ist, an seiner unteren Stirnfläche eine Abschlußwand trägt, einen mit der Druckluft-Zuleitung verbundenen Innenraum aufweist, der zusätzlich durch die Steuerhülse, den Flachschieber und den Schiebersitz begrenzt ist, und außen von einem Raum zum Abführen der Abluft umgeben ist. Bei dieser Anordnung sind die Druckluft führenden und die Abluft führenden Räume auf einfache Weise voneinander getrennt.
- Zweckmäßig ist es auch, daß die Spülkammer oben und der Zylinder des Motors unten je durch eine feste Wand abgeschlossen sind, zwischen denen sich die Steuereinrichtung befindet. Diese festen Wände verringern eine Geräuschübertragung durch Körperschall.
- Vorteilhaft ist es, wenn sich zwischen der Steuereinrichtung und der Spülkammer eine Kondensat-Auffangwanne befindet. Sich im Bereich der Steuereinrichtung abscheidendes Kondensatz gelangt daher nicht in die Spülkammer.
- Die Auffangwanne kann insbesondere durch die untere Abschlußwand der Steuereinrichtung gebildet sein.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematische Darstellung einer durch einen Druckluft-Kolbenmotor angetriebenen Flüssigkeits-Kolbenpumpe und
- Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Motor mit zugehöriger Steuereinrichtung.
- In Fig. 1 ist unten eine Flüssigkeits-Kolbenpumpe 1 veranschaulicht, die mit ihrem gestrichelt angedeuteten Pumpenkolben 2 jeweils Flüssigkeit am Eingang 3 ansaugt und unter Hochdruck am Ausgang 4 abgibt. Der Antrieb erfolgt durch einen Druckluftmotor 5 mit einem gestrichelt gezeichneten Kolben 6. Dessen Kolbenstange 7 ist über eine Kupplung 7a mit dem Pumpenkolben 2 verbunden. Oberhalb der Pumpe 1 befindet sich eine Spülkammer 8, die mit einem Spülmittel gefüllt ist und den Pumpenkolben 2 bzw. die zugehörige Kolbenstange 2a, die bei jedem Hub aus der Pumpe austritt, säubert und schmiert. Die Kolbenstange 2a durchsetzt eine nicht veranschaulichte Pumpendichtung am oberen Ende der Kolbenpumpe 1, die Kolbenstange 7 eine in Fig. 1 nicht veranschaulichte Motordichtung am unteren Ende des Druckluftmotors 5.
- Zwischen der Spülkammer 8 und dem Motor 5 ist ein Abstand A erforderlich, der mindestens so groß sein muß, daß die Kupplung 7a weder in die Motordichtung noch in die Pumpendichtung eintaucht und sich keine Farbreste auf der Motor-Kolbenstange 7 absetzen können. Erfindungsgemäß wird dieser Abstand durch eine Steuereinrichtung 9 für den Motor 5 ausgefüllt. Sie besitzt einen Zulaufstutzen 10 für die Druckluft, während der Austritt 11 der Abluft hier über den gesamten Umfang erfolgt, alternativ aber auch an einer definierten Stelle erfolgen kann, um die Abluft in einen Nebenraum oder ins Freie leiten zu können.
- Der Aufbau von Motor und Steuereinrichtung ergibt sich aus Fig. 2. Der Druckluft-Kolbenmotor 5 besitzt eine obere Stirnwand 12 und eine untere Stirnwand 13, die unter Zwischenschaltung eines Hohlzylinders 14 mittels Schrauben 15 zusammengespannt sind. In dem so gebildeten Zyliner 16 ist der mit einer Umfangsdichtung 17 versehene Kolben 6 hin und her bewegbar. Dieser ist mit einer Kolbenstange 7 versehen, die eine Dichtung 18 durchsetzt und aus einem oberen Teil 19 und einem unteren Teil 20 besteht, welche untereinander und mit dem Kolben 6 durch eine Schraube 21 verbunden sind.
- Die Steuereinrichtung 9 weist ein Steuergehäuse 22 auf, dessen obere Stirnfläche unter Zwischenlage einer Dichtung 23 an der festen Wand 13 des Motors anliegt und dort durch Schrauben 24 befestigt ist. Die untere Stirnwand trägt eine Abschlußwand 25 und kann mit einer gestrichelt angedeuteten, oberen festen Wand 26 der Spülkammer 8 mit Hilfe von Gewindebolzen verbunden werden. Die Kolbenstange 7 ist von einer Steuerhülse 27 umgeben, die kurz vor dem Erreichen der Endstellungen des Hubes von einem Mitnehmer 28 zwischen den beiden Stangenabschnitten 19 und 20 um einen begrenzten Weg hin und her mitnehmbar ist. Zu diesem Zweck besitzt die Steuerhülse entsprechende Anschläge 29 und 30. Von der Steuerhülse 27 ist ein Flachschieber 31 mitnehmbar, der mit einem Schiebersitz 32 zusammenwirkt. Der Schiebersitz 32 weist Kanäle 33 und 34 auf, die ein Umsteuern der Arbeitsluft je weils in die Räume 35 und 36 oberhalb bzw. unterhalb des Kolbens 6 bewirken.
- Über den Anschlußstutzen 10 zugeführte Druckluft gelangt daher zunächst in einen Innenraum 37 des Steuergehäuses 22, von dem aus sie zum Raum 36 gelangt, so daß der Kolben 6 nach oben gedrückt wird. Die verdrängte Luft gelangt von Raum 35 in einen Raum 38 innerhalb des Flachschiebers 31 und dann durch eine Bohrung 39 in einen Entspannungsraum 40 außerhalb des Steuergehäuses 22. Hierbei kann ein vorzugsweise kegeliger Verteilerkörper 41 eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Abluft bewirken. Wenn der obere Totpunkt erreicht wird, schaltet die Steuerhülse 27 um und dem Raum 35 wird Druckluft zugeführt und aus dem Raum 36 wird Abluft abgeführt.
- Den Zylinder 16 und die Steuereinrichtung 9 umgibt eine durchgehende zylindrische Wand 42 aus luftdurchlässigem Material. Damit erstreckt sich der Entspannungsraum 5 auch noch in den Ringraum zwischen Hohlzylinder 14 und zylindrischer Wand 42. Über die gesamte Höhe kann Abluft ringsum aus dieser Wand 42 austreten. Für den Austritt kann auch eine definierte Stelle vorgesehen sein, beispielsweise um die Abluft über eine Leitung abzuführen.
- Die untere Abschlußwand 25 ist als Kondensat-Auffangwanne ausgebildet und zur Kondensatabfuhr mit einer Ablaßbohrung 43 versehen. Mit dieser kann beispielsweise eine Ablaufleitung verbunden werden.
- Der grundsätzliche Aufbau der Steuereinrichtung ist von der Membranpumpe 001.085-DP der Firma Kopperschmidt-Mueller GmbH & Co. KG in Bielefeld bekannt.
- Selbstverständlich kann die Steuereinrichtung 9 auch eine andere Form haben, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, sofern Platz für die Kolbenstange 7 verbleibt.
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