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Motorpumpenaggregat für Ölbrenner
Die Erfindung betrifft eine besonders vorteilhafte Konstruktion eines Motorpumpenaggregates für Öl- brenner.
Es sind bereits Brennstoffpumpen bekannt, welche mit Schwingankermotoren betrieben werden, wo- bei die Axialbewegung der innerhalb einer Stromspule liegenden Ankerteile als Kupplungsmittel für zwei
Pumpen benützt wird, von denen die eine eine Flüssigkeitspumpe, die andere ein Gebläse ist.
Das verbesserte Motorpumpenaggregat besitzt erfindungsgemäss einen synchron laufenden Wechselstrom-Schwingankermotor, dessen in Achsrichtung beweglicher Anker innerhalb eines dichten Gehäuses angeordnet ist, in welchem ebenfalls die beweglichen Organe von zwei Pumpen angeordnet sind, von denen die eine zum Fördern des Öls und die andere zum Fordern der Verbrennungsluft dient, wobei der Induktor des Motors koaxial um das genannte Gehäuse herum angeordnet ist und die Pumpen kraftschlüssig mit dem Schwingankermotor in Verbindung stehen.
Die beiliegende Zeichnung zeigt beispielsweise eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Motorpumpenaggregates.
Fig. 1 zeigt einen axialen Längsschnitt des Aggregates. Fig. 2 zeigt, in grösserem Massstab, einen axialen Längsschnitt durch die Ölpumpe.
Auf einem Rohr 1 ist ein weiter unten näher beschriebener Induktor 2 angeordnet. Im Inneren des Rohrs befindet sich ein in Achsrichtung beweglicher Anker 3.
Der Induktor 2 besitzt zwei ringförmige Ferritmagnete 4 und 5, deren Pole, wie in der Zeichnung dargestellt, symmetrisch in bezug auf die quer zur Achse liegende Mittelebene des Aggregates angeordnet sind. Auf jeder Seite der Magnete befinden sich Polschuhe 6 und 7 bzw. 8 und 9, welche aus Weichblechringscheiben bestehen. Zwischen den Polschuhen 7 und 8 ist eine Spule 10 angeordnet, welche mit Wechselstrom gespeist wird. Ein Paket zylindrischer Bleche 11 ist zwischen den Magneten 4 und 5 um die Spule 10 herum angeordnet.
Der Anker 3 hat die allgemeine Form eines Hohlzylinders, der an jedem Ende eine zylindrische Ausweitung 12 bzw. 13 besitzt, welche als Pole dienen. Wenn sich der Anker in seiner Mittellage befindet, liegen die beiden Pole gegenüber den Magneten 4 und 5, wie aus Fig. l ersichtlich ist.
Das Rohr 1 besteht aus einem nichtmagnetischen Metall mit einem hohen elektrischen Widerstand, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl. Es besitzt zwei ringförmige Vorsprünge 14 und 15, welche den festen statischen Teil des Motors festhalten. Diese Vorsprünge 14 und 15 werden am Rohr 1 ausgebildet, nachdem man die Magnete 4 und 5, die Blechscheibenpakete 6,7, 8 und 9 sowie die Spule 10 auf dem Rohr richtig angeordnet hat.
An jedem Ende des Rohrs 1 ist mittels einer Fassung 16 bzw. 17 ein Flansch 18 bzw. 19 befestigt.
Eine Rückholfeder 20, welche sich auf den Flansch 18 abstützt, wirkt ständig gegen rechts (Fig. l) auf den Anker 3. In gleicher Weise wirkt eine Rückholfeder 21, welche sich auf den Flansch 19 abstützt, ständig gegen links auf den Anker 3.
Der Anker 3 bildet mit den Federn 20 und 21 zusammen ein schwingendes System, dessen Eigenfrequenz gleich derjenigen des die Induktionsspule 10 speisenden Wechselstroms ist.
Wenn die Spule 10 unter Strom gesetzt wird, beginnt der Anker 3 um seine Mittellage'zu schwingen, und zwar synchron mit der Frequenz des Speisestroms. Jedesmal, wenn sich der Anker auf die eine oder andere Seite der Mittelebene des Aggregates bewegt, wird der magnetische Fluss im Innern des An-
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kers umgekehrt.
Um die Bewegung des Ankers 3 im Innern des Rohrs 1 zu erleichtern und um ihn dabei gleichzeitig zu führen. sind auf den beiden Teilen 12 und 13 Segmente 22 bzw. 23, beispielsweise aus Teflon (Poly- tetrafluoräthylen). angeordnet.
Eine Ölpumpe 24 ist dicht, jedoch lösbar, am Flansch 19 befestigt. Die Kolbenstange 25 dieser Pum- pe ist, wie weiter unten näher beschrieben wird, mit dem Anker 3 verbunden.
Man sieht, dass die beweglichen Organe der Ölpumpe 24 und der Luftpumpe 26 im Innern eines dich- ten Gehäuses angeordnet sind, welches durch das Rohr 1, die Flansche 18 und 19 sowie die Pumpenge- häuse 24 und 26 gebildet wird.
Der Kolben 27 und die Kolbenstange 25 sind wie folgt am Anker 3 befestigt :
Der Kolben 27 ist auf das mit einem Gewinde versehene Ende einer axialen Stange 28 geschraubt.
Eine Sicherheitsschraube 29 dient zum Verriegeln. Am andern Ende ist die Stange 28 ebenfalls mit einem
Gewinde versehen, auf welches ein Verbindungsstück 30 geschraubt ist, das an einem Expansionsteller 31 befestigt ist. Letzterer ist mittels einer Schraube 32 am Anker 3 befestigt. Das linke Ende (Fig. l) der
Kolbenstange 25 ist in das Verbindungsstück 30 geschraubt.
Die Luftpumpe 26 besitzt einen Bodenteller 33 mit einem elastischen Dichtungsring 34 aus Kunststoff.
Wenn der Druck in der zwischen dem Bodenteller 33 und dem Kolben 27 befindlichen Kammer 35 einen gewissen vorbestimmten Wert überschreitet, gibt der Dichtungsring 34 nach und erlaubt dadurch der komprimierten Luft, in den Austrittsraum 36 zu strömen. Sobald der Druck in der Kammer 35 unter die- sen Wert fällt, unterbricht der Dichtungsring 34 automatisch die Verbindung zwischen den Kammern 35 und 36. Der Kolben 27 besitzt einen Dichtungsring 37, der ähnlich wie der Dichtungsring 34 ausgebildet ist und bewirkt, dass die Luft, welche durch die Zufuhrleitung 38 in das Rohr 1 strömt, in die Kammer 35 gelangen kann, wenn der darin herrschende Druck kleiner als derjenige auf der andern Seite, d. h. in der
Kammer 39, ist. Die Austrittsleitung der Luftpumpe befindet sich an der Stelle 40.
In der Fig. 2 wird im einzelnen die Konstruktion der Heizölpumpe 24 erläutert.
Die Kolbenstange 25 geht durch zwei Dichtungen 41 und 42 hindurch. Das rechte Ende 43 der Kolbenstange 25 bildet den Pumpenkolben. Dieser gleitet in einem Zylinder 44, der radiale Öffnungen 45 besitzt (von denen nur eine in der Zeichnung dargestellt ist), welche das Innere des Zylinders mit seiner Aussenseite verbinden.. Der Pumpenzylinder 44 besitzt an seinem linken Ende einen Hilfszylinder 46 mit einem grösseren Durchmesser. Im Hilfszylinder 46 gleitet ein Hilfskolben 47, der mittels eines Stiftes 48 auf der Kolbenstange 25 befestigt ist. In der Wand des Zylinders 46 ist ein Loch 49 ausgespart. Die durch den Zylinder 46 mit dem Loch 49 zusammen mit dem Hilfskolben 47 gebildete Einheit stellt einen Stossdämpfer dar, dessen Funktion weiter unten näher erläutert wird.
Am Zylinder 44 sind zwei Anschläge 50 und 51 befestigt, welche auf je einer Seite einer festen Scheidewand 52 angeordnet sind, die eine Niederdruckkammer 53 von einer Hochdruckkammer 54 trennt. Zwischen der Aussenwand des Zylinders 44 und der Wand 52 ist am Ort 55 des Durchtritts des Zylinders durch die Wand 52 ein genügende Spiel vorgesehen.
Die Ölpumpe arbeitet wie folgt :
In der in der Zeichnung dargestellten Lage befindet sich der Kolben 43 am linken Ende seines Weges, und der Anschlag 51 liegt auf der Wand 52 auf, so dass einerseits die Verbindung zwischen 54 und 53 und anderseits zwischen 54 und dem Innern des Zylinders 44 unterbrochen ist. Wenn nun die Stange 2 5 nach rechts bewegt wird, drUckt der Hilfskolben 47 auf das Öl, welches vorher durch die Leitung 56 in die Niederdruckkammer 53 und den Zylinder 46 gesaugt worden ist.
Diese Wirkung des Kolbens 47 auf das im Zylinder 46 befindliche Öl hat zur Folge, dass sich der Zylinder 46 und mit ihm der Zylinder 44 nach rechts bewegt, bis der Anschlag 50 an die Wand 52 anstösst. Die Stange 25 und der Kolben 43 bewegen sich weiter nach links, wodurch das im Zylinder 46 befindliche Öl durch das Loch 49 ausgestossen wird. Der Kolben 43 drückt gleichzeitig auf das im Zylin- der 44 befindliche Öl. Dieses fliesst durch die Löcher 45 in die Hochdruckkammer 54. Wenn der Kolben 43, nachdem er seine rechte Endstellung erreicht hat, sich wieder nach links bewegt, macht der Zylinder 46 zunächst diese Bewegung mit, bis der Anschlag 51 auf der Wand 52 aufliegt. Von diesem Moment an ist das Innere des Zylinders 44 wieder mit der Niederdruckkammer 53 verbunden.
Das Öl, welches sich in der Niederdruckkammer 53 befindet, strömt in den Zylinder 44, bis dieser in seiner linken Endstellung angelangt und gefüllt ist. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich nunmehr. Da die Pumpe mit einer relativ hohen Frequenz arbeitet (ungefähr 50 doppelte Schwingungen pro Sekunde), ist die Zeit, welche benötigt wird, um die Anschläge 50 und 51 von ihrer Wirkstellung in die unwirksame Stellung zu bringen, äusserst kurz und deshalb vernachlässigbar.
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Bei 57 befindet sich der Ausgang der Pumpe. Dieser Ausgang ist über eine Leitung 58 mit einer Kammer 59 verbunden, in welcher sich die Dichtung 42 befindet. Dadurch wird erreicht, dass ein Teil des von der Pumpe geförderten Heizöls die Schmierung der beweglichen Pumpenteile bewirkt.
Die Anordnung der Anschläge 50 und 51, welche voneinander in einem Abstand angeordnet sind, der etwas grösser als die Dicke der Wand 52 ist, stellt eine Ventileinrichtung dar, welche durch den Kolben gesteuert wird und durch die Löcher 45 während des Ansaugens die Verbindung zwischen dem Innern des
Zylinders und der Niederdruckkammer und während des Komprimierens zwischen diesem Zylinder und der Hochdruckkammer herstellt, und zwar in absolut betriebssicherer Weise. unbekümmert um die Frequenz der Pumpe.
Anstatt, dass die Zusammenarbeit zwischem dem Kolben 43 und dem Zylinder 44 mittels der hydraulischen Anordnung 46, 47 erfolgt, könnte man bei einer etwas abgeänderten Ausführungsform auch durch eine Reibungskupplung dafür sorgen, dass der Kolben 43 den Zylinder 44 längs einer begrenzten Wegstrecke bei jedem Hin-und Hergehen mitnimmt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Motorpumpenaggregat für Ölbrenner, gekennzeichnet durch einen synchron laufenden Wechselstrom-Schwingankermotor, dessen in Achsrichtung beweglicher Anker innerhalb eines dichten Gehäuses angeordnet ist, in welchem ebenfalls die beweglichen Organe von zwei Pumpen angeordnet sind, von denen die eine zum Fördern des Öls und die andere zum Fördern der Verbrennungsluft dient, wobei der Induktor des Motors koaxial um das genannte Gehäuse herum angeordnet ist und die Pumpen kraftschlüssig mit dem Schwingankermotor in Verbindung stehen.