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Frostschutzpumpe zum selbsttätigen Einbringen von Frostschutzmittel in Druckluftanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Frostschutzpumpe zum selbsttätigen Einbringen von Frostschutz- mittel in Druckluftanlagen, vorzugsweise in die Druckluftbremslage von Kraftfahrzeugen, mit einem von zwei miteinander verbundenen Membranen gebildeten Differentialkolben, die durch an der grösseren
Membran wirksame Druckschwankungen in einer Druckmittelleitung betätigt wird.
In der kalten Jahreszeit ist bei Aussentemperaturen in Gefrierpunktnähe und darunter die Betriebs- sicherheit der Druckluftbremsanlage von Kraftfahrzeugen stark gefährdet, da der in der verdichteten
Luft enthaltene und in der Bremsanlage kondensierende Wasserdampf eine Vereisung von Ventilen und
Zylindern verursachen kann.
Diese Vereisung kann verhindert werden, indem die verdichtete Luft mit einem Frostschutzmittel angereichert wird, welches den Gefrierpunkt des Kondensats herabsetzt.
Es ist bereits bekannt, Frostschutzmittel in das Leitungssystem von Druckluftbremsanlagen selbsttätig mittels von einem Steuerdruckbetätigter, alsDifferentialkolbenpumpen ausgebildeter Frostschutz- pumpen einzubringen. Diese weisen einen als Manschettenkolben ausgebildeten Differentialkolben auf, der in einem Zylinder gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder beweglich angeordnet ist.
Diese bekannten Frostschutzpumpen weisen den Nachteil auf, dass die Manschettenkolben auf Grund der Reibung an den Zylinderwandungen einem gewissen Verschleiss ausgesetzt sind. Dieser Verschleiss wird, wenn der in einem Behälter befindliche Vorrat an Frostschutzmittel aufgebraucht ist, infolge der dann auftretenden trockenen Reibung so stark, dass die Frostschutzpumpe vorzeitig ausfällt. Es ist also eine ständige Überwachung der Frostschutzpumpe auf ihren Verschleiss erforderlich.
Es ist auch bereits eine Frostschutzpumpe bekannt, die mittels eines eingebauten Absperrhahnes jederzeit ausser Betrieb gesetzt werden kann. Hier ist jedoch eine ständige Kontrolle der Stellung des Absperrhahnes erforderlich, ausserdem erhöht der Einbau eines derartigen Absperrhahnes die Herstellungskosten der Frostschutzpumpe.
Bekanntgeworden ist auch eine Pumpe für Flüssigkeiten, die einen Differentialkolben aufweist, der von zwei über eine Stange fest verbundenen Membranen gebildet wird. Diese Pumpe weist zusätzlich eine Rückführfeder für den Differentialkolben auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitgehend wartungsfreie, unabhängig vom Vorhandensein von Frostschutzmittel verschleissfrei arbeitende sowie konstruktiv einfache Frostschutzpumpe zu schaffen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Pumpengehäuse ein Hohlkörper befestigt ist, innerhalb desselben ein Differentialkolbenkörper axial verschiebbar angeordnet ist, an dem sich die beiden am Hohlkörper befestigten Membranen abstützen und dass mindestens eine der beiden Membranen als elastisches Rückführglied ausgebildet ist, derart, dass ausschliesslich deren Eigenelastizität den zum Nachströmen des Frostschutzmittels in die Pumpenkammer erforderlichen Unterdruck erzeugt.
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Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist aus den Ansprüchen 2 - 6 ersichtlich.
Weitere Einzelheiten gehen aus Fig. 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen hervor, die zwei Aus- führungsbeispiele der erfindungsgemässen Frostschutzpumpe im Längsschnitt zeigen.
In das Pumpengehäuse 1 der Frostschutzpumpe nach Fig. 1 der Zeichnungen ist auf einem Gei winde 2 ein Hohlkörper 3 eingeschraubt. Der Hohlkörper 3 ist mittels der Schrauben 4 mit einem Einsatzstück 5 verbunden, dessen Verzahnung 6 in eine Gehäuseverzahnung 7 greift, so dass der Pumpenkörper 3 gegen Verdrehen gesichert ist. In zwei Bohrungen 8 und 9 des Pumpen- körpers 3 ist ein Differentialkolbenkörper 10 beweglich angeordnet, an dem sich zwei unter- schiedlich grosse Membranen 11 und 12 abstützen. Der untere Teil des Differentialkolbens 10,11, 12 ) wird von der grösseren Membran 11 gebildet, die vom Einsatzstück 5 im Hohlkörper 3 gehalten wird. Der obere Teil des Differentialkolbens 10,11, 12 wird von der kleineren Membran 12 ge- bildet, die gleichzeitig derart gestaltet ist, dass sie auch die Funktion eines elastischen Rückführgliedes ausübt.
Eine Kammer 13 unterhalb der Membran 11 steht über eine Druckluftleitung 14 mit einer von einem Verdichter 15 zu einem Druckregler 16 führenden Druckluftleitung 17 in Ver- bindung. Vom Druckregler 16 führt eine Druckluftleitung 18 weiter zu einem Luftbehälter 19, von dem aus eine Druckluftleitung 20 in die Bremsanlage führt. Die Membran 12 grenzt an eine
Pumpenkammer 21, in die eine mit einem als Lippenventil ausgebildeten Einlassventil 22 ver- sehene Einlassbohrung 23 und eine mit einen gleichfalls als Lippenventil ausgebildeteten Auslass- ventil 24 versehene Auslassbohrung 25 einmündet. Die Auslassbohrung 25 ist entweder über eine
Druckluftleitung 26 mit der Druckluftleitung 18 zwischen dem Druckregler 16 und dem Luft- behälter 19 verbunden oder aber mit der Druckluftleitung 17 zwischen dem Verdichter 15 und dem Druckregler 16.
Eine Bohrung 27 stellt eine Verbindung zwischen einem Vorratsbehälter 28 für das Frostschutzmittel und der Einlassbohrung 23 her. Eine abschraubbare Verschlusskappe 29 ver- schliesst den Vorratsbehälter, ist aber gleichzeitig über eine Stange 30 mit einem Ventilkörper 31 verbunden, welcher bei geschlossenem Vorratsbehälter einen Kanal 32 im Pumpengehäuse 1 ver- schlossen hält.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Frostschutzpumpe ist folgende :
Wird in die Vorratsbehälter 28 Frostschutzmittel eingefüllt, so fliesst über die Bohrung 27
Frostschutzmittel auch in den Raum der Einlassbohrung 23 vor dem Einlassventil 22 und füllt über den Kanal 32 auch die Pumpenkammer 21. Der Kanal 32 wird beim Aufschrauben der Ver- schlusskappe 29 auf den Vorratsbehälter 28 vom Ventilkörper 31 verschlossen. Sobald der Ver- dichter 15 in Betrieb gesetzt wird, fördert dieser über die Druckluftleitung 17, den Druckregler 16 und die Druckluftleitung 18 Druckluft in den Behälter 19.
Gleichzeitig baut sich auch in der
Druckluftleitung 14 und in der Kammer 13 unterhalb der Membran 11 der Frostschutzpumpe ein Druck auf, der bei Erreichen einer gewissen Druckhöhe den Differentialkolben 10,11, 12 gegen die Rückstellkraft der elastischen Membran 12 solange nach oben bewegt, bis die Membran 12 am
Pumpengehäuse 1 anliegt. Die Membran 12 drückt dabei Frostschutzmittel aus der Pumpen- kammer 21 über das Auslassventil 24 und die Auslassbohrung 25 in die Druckluftleitung 26.
Von dort gelangt das Frostschutzmittel entweder in die Druckluftleitung 18 oder in die Druckluftlei- tung 17 und verteilt sich in der Druckluftanlage.
Ist im Luftbehälter 19 der am Druckregler 16 eingestellte Höchstdruck erreicht, so schaltet der Druckregler um und die Druckluftleitung 17 wird entlüftet, so dass der Verdichter 15 im Leer- lauf weiterläuft. Auch in der Druckluftleitung 14 und in der Kammer 13 der Frostschutzpumpe fällt der Druck auf Atmosphärendruck ab. Der Differentialkolben 10,11, 12 bewegt sich unter dem Einfluss der Rückstellkraft der elastischen Membran 12 in seine Ruhestellung zurück. Die zurückgehende
Membran 12 erzeugt in der Pumpenkammer 21 einen Unterdruck, so dass über das Einlassventil 22 Frostschutzmittel in die Pumpenkammer 21 gesaugt wird.
Ist der Druck im Luftbehälter 19 infolge z. B. einiger Bremsungen um einen bestimmten Wert abgesunken, so schaltet der Druckregler 16 um, der Verdichter 15 wird wieder mit dem Luftbehälter 19 verbunden, so dass sich in den Druckluftleitungen 17 und 14 sowie in der Kammer 13 der Frostschutzpumpe abermals ein Druck aufbaut. Unter dem Einfluss dieses Druckes bewegt sich der Differentialkolben 10,11, 12 wieder nach oben, so dass Frostschutzmittel in die Druckluftbremsanlage gelangt.
Die Frostschutzpumpe arbeitet in der beschriebenen Weise selbsttätig bei jeder Auffüllung des Luftbehälters 19.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Frostschutzpumpe z. B. mit dem Bremszylinderdruck oder
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dem Druck in einer pneumatischen Türbetätigungsanlage zu betätigen.
Der Hub des Differentialkolbens 10,11, 12 der Frostschutzpumpe und damit die Fördermenge ist leicht zu regulieren und abhängig davon, wie weit der Hohlkörper 3 in das Pumpengehäuse 1 eingeschraubt wird. Je weiter der Hohlkörper 3 eingeschraubt wird, desto kleiner wird der Zwischenraum zwischen der Membran 12 und dem Pumpengehäuse 1, das, wie bereits beschrieben, den Hub der Membran 12 und damit des Differentialkolbens 10,11, 12 begrenzt, d. h. desto kleiner wird der Hub.
In dem in Fig. 2 der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Frost- schutzpumpe ist abweichend von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die als elastisches Kick- führglied ausgebildetete kleine Membran 12a mit einem elastischen Ventilteller 33 versehen worden, der den im ersten Ausführungsbeispiel vorgesehenen, mit der Verschlusskappe des Vorratsbe- hälters verbundenen Ventilkörper und das Einlassventil ersetzt. Der Hub des Differentialkolbens 10a, lla, 12a ist mittels eingelegter Distanzscheiben 34 einstellbar. Der Pumpenkörper weist eine An- schlagfläche 35 auf und wird fest in das Pumpengehäuse la eingeschraubt, so dass eine Sicherung gegen Verdrehen entfällt. Die Membran 11a wird von einem Haltering 36 in der Bohrung 9a des
Hohlkörpers 3a gehalten.
Die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung ist folgende :
In der in Fig. 2 der Zeichnungen dargestellten Ruhestellung des Differentialkolbens 10a, lla, 12a ist der Kanal 32a geöffnet und die Pumpenkammer 21a mit Frostschutzmittel gefüllt. Bewegt sich der Differentialkolben 10a, 1la, 12a unter dem Einfluss eines in der Kammer 13a aufgebauten
Druckes nach oben, so verschliesst der Ventilteller 33 den Kanal 32a. Infolge der Elastizität des
Ventiltellers 33 kann sich der Differentialkolben 10a, lla, 12a bis zum Anliegen des Distanz- scheiben 34 an der Anschlagfläche 35 des Hohlkörpers 3a weiter nach oben bewegen, so dass
Frostschutzmittel über das Auslassventil 24a in die Druckluftbremsanlage gedrückt wird.
Auf Grund der Verwendung von zwei Membrankolben ist eine unabhängig von der Füllung des Vor- ratsbehälters für das Frostschutzmittel stets verschleissfrei arbeitende, zuverlässige Frostschutzpumpe geschaffen worden. Durch die Verwendung einer gleichzeitig als elastisches Rilckführglied ausgebildeten
Membran konnte die bei bereits bekannten Konstruktionen übliche Druckfeder wegfallen, was sich platz- und kostensparend auswirkt. Die Herstellungskosten liegen niedrig, da feinst bearbeitete Kolbengleit- flächen entfallen.
Die erfindungsgemässe Frostschutzpumpe kann in Druckluftsteuerungsanlagen aller Art eingebaut werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Frostschutzpumpe zum selbsttätigen Einbringen von Frostschutzmittel in Druckluftanlagen, vor- zugsweise in die Druckluftbremsanlage von Kraftfahrzeugen, mit einem von zwei miteinander verbun- denen Membranen gebildeten Differentialkolben, die durch an der grösseren Membran wirksame Druck- schwankungen in einer Druckmittelleitung betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im
Pumpengehäuse (1 bzw. la) ein Hohlkörper (3 bzw. 3a) befestigt ist, innerhalb desselben ein Differen- tialkolbenkörper (10 bzw. 10a) axial verschiebbar angeordnet ist, an dem sich die beiden am Hohl- körper (3 bzw. 3a) befestigten Membranen (11,12 bzw. lla, 12a) abstützen und dass mindestens eine der beiden Membranen (12 bzw.
12a) als elastisches Rückführglied ausgebildet ist, derart, dass ausschliesslich deren Eigenelastizität den zum Nachströmen des Frostschutzmittels in die Pumpenkammer (21 bzw. 21a) erforderlichen Unterdruck erzeugt.