DE3933125A1 - Elektromagnetisch betaetigbare pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetisch betätigbare Pumpe zur Förderung flüssiger Medien mit einer an eine Stromquelle anschließbaren in einen Spulen­ körper eingebetteten Magnetspule und einem durch das durch diese erzeugbare magnetische Kraftfeld betätig­ baren Anker, der als Pumpkolben mit einem Einlaßven­ til und einem Auslaßventil zusammenwirkt.

Bei den bekannten elektromagnetisch betätigbaren Pumpen dieser Art wird der Anker in der einen Verstellrichtung durch die Kraft des elektromagnetischen Kraftfeldes und in der anderen Verstellrichtung durch die Kraft einer vorgespannten Feder verschoben, so daß entweder beim Pump- oder beim Saughub die Kraft der Feder überwun­ den werden muß. Der Wirkungsgrad derartiger Pumpen ist daher ungünstig, auch kann mit solchen Pumpen nur eine geringe Flüssigkeitsmenge gefördert werden, da in einer Bewegungsrichtung des Ankers dessen Verstell­ geschwindigkeit von der Zeit abhängig ist, in der sich die Feder entspannt. Des weiteren ist von Nachteil, daß derartige Pumpen nicht regelbar sind, vielmehr sind die Fördermengen und der Förderdruck, da die Eigen­ schaften der Feder im Betrieb nicht verändert werden können, konstant, und daß nur eine geringe Druckhöhe aufbaubar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektromag­ netisch betätigbare Pumpe der eingangs genannten Gat­ tung zu schaffen, die auf sehr einfache Weise an die jeweiligen Gegebenheiten anpaßbar und somit leicht regelbar ist und mittels der vor allem auch hohe Drücke bei geringem Fördervolumen aufbaubar sind, um beispielsweise einen Kolben mit hoher Kraft aber ge­ ringer Verstellgeschwindigkeit verschieben zu können. Ferner soll die Pumpe einen guten Wirkungsgrad aufweisen, geräuscharm arbeiten und kompakt bauen, auch soll eine wirtschaftliche Herstellung gegeben sein.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß bei einer elektromagnetisch betätigbaren Pumpe der vorgenannten Art in dem Spulenkörper fluchtend zu der Magnetspule mit seitlichem Abstand zu dieser eine weitere Magnetspule eingesetzt und daß beide Magnetspulen ein gemeinsamer von der geförderten Flüssigkeit durchström­ barer Anker zugeordnet ist, der mit einem Absperrventil versehen und innerhalb der Magnetspulen durch deren zeitlich versetzt aufbaubare Magnetfelder oszillierend antreibbar ist.

Zweckmäßig ist es hierbei, den Anker zwischen zwei in die Magnetspulen eingreifender Polkerne axial ver­ schiebbar anzuordnen und zwischen den Magnetgehäusen der Magnetspulen und den Polkernen ein dünnwandiges metallisches Führungsrohr zur verschiebbaren Lagerung des Ankers vorzusehen, wobei es angebracht ist, die Polkerne flüssigkeitsdicht in dem Führungsrohr einzu­ setzen.

Vorteilhaft ist es ferner, den Anker mittels zwischen diesem und den beiden Polkernen eingesetzter Druck­ federn, die in ihrer Druckkraft schwach bemessen sein können, abzustützen.

Der Anker kann des weiteren auf beiden Stirnseiten jeweils einen mit einer Durchgangsbohrung versehenen Kolbenansatz aufweisen, die in Bohrungen der Polkerne verschiebbar geführt sind, wobei das Absperrventil des Ankers in den der Saugseite der Pumpe zugeordneten Kolbenansatz eingebaut und die Kolbenansätze in Gewinde­ bohrungen des Ankers, vorzugsweise gemeinsam in eine durchgehende Gewindebohrung eingeschraubt sein sollten.

Angebracht ist es auch, das Einlaßventil sowie das Auslaßventil der Pumpe jeweils zentrisch in einen der beiden Polkerne einzusetzen und den Anker außerhalb des von den Kolbenansätzen überdeckten Bereiches mit einer oder mehreren axial gerichteten Durchgangsöffnungen zu versehen. Außerdem sollten die beiden Kolbenansätze jeweils in einer in die Polkerne eingesetzter Buchsen verschiebbar geführt und diese sollten jeweils ein in den Polkernen eingesetztes Dämpfungsglied zugeordnet sein.

Wird eine elektromagnetisch betätigbare Pumpe gemäß der Erfindung ausgebildet, so ist es auf sehr einfache Weise möglich, deren Förderdruck durch eine Stromnach­ regelung an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassen und auch hohe Förderdrücke zu erzeugen. Der Wirkungs­ grad der Pumpe ist dabei außerordentlich gut, da die Stromaufnahme in den Magnetspulen abhängig ist von der Förderleistung der Pumpe und keine hohen durch Federn bedingte Gegenkräfte zu überwinden sind. Au­ ßerdem baut die vorschlagsgemäß ausgebildete Pumpe sehr kompakt, ist schnell ansprechbar und erzeugt nahe­ zu keine Geräusche. Eine vielseitige Verwendbarkeit ist somit, zumal der Energieverbrauch gering ist, ins­ besondere zur Beaufschlagung eines Kolbens, der eine hohe Verstellkraft bei geringer Verstellgeschwindigkeit aufbringen sollte, gegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgebildeten elektromagnetisch betätigbaren Pumpe in einem Axialschnitt dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist.

Die mit 1 bezeichnete Pumpe dient zur Förderung eines flüssigen Mediums, das über eine Leitung 2 ansaugbar und über eine Leitung 3 einem Verbraucher zuführbar ist. Die Pumpe 1 ist elektromagnetisch betätigbar. Dazu dienen zwei in einem Spulenkörper 11 mit seit­ lichem Abstand zueinander eingesetzte Magnetspulen 12 und 14 und innerhalb der Magnetspulen 12 und 14 ist ein diesen gemeinsamer Anker 16 vorgesehen, der durch die sich zeitlich versetzt aufbauenden Magnet­ felder in eine oszillierende Bewegung versetzt wird und somit als Pumpkolben wirkt.

Die Magnetspulen 12 und 14 sind bei dem gezeigten Aus­ führungsbeispiel jeweils in einem Magnetgehäuse 13 bzw. 15 eingesetzt und den Magnetspulen 12 und 14 sind in diese ragende Polkerne 17 bzw. 18 zugeordnet, über die die sich wechselweise ausbildenden magnetischen Kraftfelder bei Erregung der Magnetspulen 12 oder 14 verlaufen. Die mit 13′ bzw. 15′ bezeichneten inneren Schenkel der Magnetgehäuse 13 und 15 bilden hierbei die magnetischen Steuerkanten, so daß bei Erregung der Magnetspulen 12 oder 14 der Anker 16 abwechselnd in Richtung der Polkerne 17 oder 18 verschoben wird. Der Spulenkörper 12 bzw. die Magnetgehäuse 13 und 15 sind mit Isoliermasse 19 vergossen, außerdem sind zur Zuführung der elektrischen Energie an dem Spulenkör­ per 11 Stromanschlüsse 20 angebracht.

Zur verschiebbaren Lagerung des Ankers 16 dient ein dünnwandiges metallisches Führungsrohr 21, das zwischen den Polkernen 17 und 18 sowie den Magnetgehäusen 13 und 15 eingesetzt ist. Mittels Dichtungen 53 ist der Raum 52, in dem der Anker 16 verschiebbar ist, flüs­ sigkeitsdicht verschlossen.

Der Anker 16 wirkt mit einem in den Polkern 17 einge­ bauten Einlaßventil 25 sowie einem in dem Polkern 18 angeordneten Auslaßventil 46 zusammen. Außerdem ist in den von dem geförderten Medium durchströmbaren Anker 16 ein Absperrventil 34 eingesetzt. Das Einlaß­ ventil 25 wie auch das Auslaßventil 46 sind jeweils durch eine Hülse 26 bzw. 47, die Ventilsitze 27 bzw. 48 aufweisen, sowie einem Ventilkörper 28 bzw. 49 gebildet, die durch die Kraft von sich an durchström­ baren Scheiben 29 bzw. 50 abstützenden Ventilfedern 30 bzw. 51 gegen die Ventilsitze 27 bzw. 48 gepreßt werden. Auf diese Weise ist ein selbsttätiges Öffnen des Einlaßventils 25 wie auch des Auslaßventils 46 in Abhängigkeit von den auf diese einwirkenden Kräfte gegeben.

An dem Anker 16 sind auf beiden Stirnseiten Kolbenan­ sätze 31 und 41 angebracht, die Durchgangsbohrungen 33 bzw. 43 aufweisen und gemeinsam in einer in den Anker 16 eingearbeiteten Gewindebohrung 32 einge­ schraubt sind. Außerdem greifen die Kolbenansätze 31 und 41 in Bohrungen 24 bzw. 42 der Polkerne 17 bzw. 18 ein, in denen die Kolbenansätze 31 bzw. 41 in Hülsen 39 bzw. 44 verschiebbar geführt sind. Des weiteren sind in den Polkernen 17 und 18 Dämpfungsglieder 40 bzw. 45 angeordnet, an denen die Kolbenansätze 31 bzw. 41 in den Endlagen des Ankers 16 anliegen.

Das in dem Anker 16 vorgesehene Absperrventil 34 be­ steht ebenfalls aus einem an dem Kolbenansatz 31 ange­ arbeiteten Ventilsitz 35 und einem Ventilkörper 36, der durch die Kraft einer Feder 38, die sich an einer durchströmbaren ortsfesten Scheibe 37 abstützt, gegen den Ventilsitz 35 gedrückt wird. Außerdem wirken auf den Anker 16 zwei Rückstellfedern 22 und 23 ein, die an den Polkernen 17 bzw. 18 abgestützt sind.

Werden die Magnetspulen 12 und 14 wechselweise erregt, so werden der Anker 16 und die mit diesem fest verbun­ denen Kolbenansätze 31 und 41 oszillierend angetrieben. Bei den Bewegungen des Ankers 16 nach rechts, in dem der Magnetspule 14 elektrische Energie zugeführt wird, wird jeweils das Einlaßventil 25 entgegen der Kraft der Feder 30 geöffnet und es wird somit das flüssige Medium aus der Leitung 2 in die Bohrung 24, da sich deren Volumen vergrößert, eingesaugt. Das Absperrven­ til 34 des Ankers 16 bleibt jedoch geschlossen, da auf dieses der in den Bohrungen 42 und 43 herrschende Druck des dort befindlichen Mediums einwirkt. Da das verfüg­ bare Volumen der Bohrung 42 bei der Verstellbewegung des Kolbenansatzes 41 nach rechts stetig verkleinert wird, steigt der Druck an und das Auslaßventil 46 wird, sobald die Kraft der Feder 51 überwunden wird, geöffnet. Das verdrängte Medium kann somit in die Leitung 3 aus­ gestoßen werden.

Bei der Rückführung des Ankers 16, d. h. bei dessen Verstellbewegungen nach links, wird jeweils durch die Verdrängung des in den Bohrungen 24 und 33 befindlichen Mediums durch den Kolbenansatz 31 das Absperrventil 34 entgegen der Kraft der Feder 37 geöffnet, so daß der freiwerdende Raum in der Bohrung 42 aufgefüllt wird und bei einem erneuten Saughub wiederum Medium in die Leitung 3 ausgestoßen werden kann. Da unvermeidbar ist, daß Medium aus den Bohrungen 24 und 42 in den nach außen abgedichteten Raum 52, indem der Anker 16 verstellt wird, gelangt, sind in diesen Freisparungen 54 eingearbeitet, durch die ständig ein Ausgleich statt­ findet. Die Verstellbewegungen des Ankers werden somit durch Leckflüssigkeit nicht behindert.

Mit Hilfe der Frequenz des den Magnetspulen 12 und 14 zugeführten elektrischen Stromes, der Luftspalte zwischen den magnetischen Steuerkanten 13′ bzw. 15′ und dem Anker 16 sowie zwischen diesem und den Pol­ kernen 17 und 18, wobei mittels der Dämpfungsglieder 40 bzw. 45 die Luftspalte zwischen dem Anker und den Polkernen 17 bzw. 18 einstellbar sind, können insbe­ sondere über die zugeführte elektrische Energie sowohl der Förderdruck der Pumpe 1 als auch deren Fördervolumen leicht geregelt und an die jeweiligen Gegebenheiten ange­ paßt werden. Bei einem hohen Wirkungsgrad ist demnach die Pumpe 1 vielseitig einsetzbar.

Claims (11)

1. Elektromagnetisch betätigbare Pumpe zur Förderung flüssiger Medien mit einer an eine Stromquelle an­ schließbaren in einen Spulenkörper eingebetteten Magnetspule und einem durch das durch diese erzeugbare magnetische Kraftfeld betätigbaren Anker, der als Pumpkolben mit einem Einlaßventil und einem Auslaß­ ventil zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Spulenkörper (11) fluchtend zu der Magnet­ spule (12) mit seitlichem Abstand zu dieser eine weitere Magnetspule (14) eingesetzt und,
daß beide Magnetspulen (12, 14) ein gemeinsamer von der ge­ förderter Flüssigkeit durchströmbarer Anker (16) zugeordnet ist, der mit einem Absperrventil (34) versehen und innerhalb der Magnetspulen (12, 14) durch deren zeitlich versetzt aufbaubare Magnetfelder oszillierend antreibbar ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (16) zwischen zwei in die Magnetspulen (12, 14) eingreifender Polkerne (17, 18) axial ver­ schiebbar angeordnet ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Magnetgehäusen (13, 15) der Magnet­ spulen (12, 14) und den Polkernen (17, 18) ein dünn­ wandiges metallisches Führungsrohr (21) zur verschieb­ baren Lagerung des Ankers (16) angeordnet ist.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polkerne (17, 18) flüssigkeitsdicht in dem Führungsrohr (21) eingesetzt sind.

5. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (16) mittels zwischen diesem und den beiden Polkernen (17, 18) eingesetzter Druckfedern (22, 23) abgestützt ist.

6. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anker (16) auf beiden Stirnseiten jeweils einen mit einer Durchgangsbohrung (33, 43) versehenen Kolbenansatz (31, 41) aufweist, die in Bohrungen (24, 42) der Polkerne (17, 18) verschiebbar geführt sind, und
daß das Absperrventil (34) des Ankers (16) in den der Saugseite der Pumpe (1) zugeordneten Kolbenansatz (31) eingebaut ist.

7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenansätze (31, 41) in Gewindebohrungen (32) des Ankers (16), vorzugsweise gemeinsam in eine durchgehende Gewindebohrung (32) eingeschraubt sind.

8. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (25) sowie das Auslaßventil (46) der Pumpe (1) jeweils zentrisch in einen der beiden Polkerne (17, 18) eingesetzt sind.

9. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (16) außerhalb des von den Kolbenansätzen (21, 31) überdeckten Bereiches mit einer oder mehreren axial gerichteten Durchgangsöffnungen (54) versehen ist.

10. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbenansätze (21, 31) des Ankers (16) jeweils in einer in die Polkerne (17, 18) ein­ gesetzter Buchsen (39, 44) verschiebbar geführt sind.

11. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß den Kolbenansätzen (21, 31) des Ankers (16) je­ weils ein in den Polkernen (17, 18) eingesetztes Dämpfungsglied (40, 45) zugeordnet ist.