<Desc/Clms Page number 1>
Flüssigkeitspumpe
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe mit einem Arbeitsraum, in dem ein Verdränger hin- und herbewegbar angeordnet ist, mit Ein- und Auslasskanälen, in welchen, gesteuert durch Verdränger- ventile, nur eine Vorwärtsströmung der Flüssigkeit erfolgt, wobei zur Regulierung der Flüssigkeitsströ- mung eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, deren einTeil einen Fluktuationsunterdrücker aufweist, der mit dem Auslasskanal an einer stromabwärts des Arbeitsraumes gelegenen Stelle verbunden ist.
Bekannt wurde bereits eine Pumpe mit einem Arbeitsraum, in dem ein hin-und hergehender Plun- gerkolben angeordnet ist, wobei einlass- und auslassseitig Rückschlagventile angeordnet sind. Weiters ist bei der bekannten Pumpe ein Druckraum vorgesehen, der ständig mit dem Auslass in Verbindung steht und an einer Stelle an den Arbeitsraum angeschlossen ist. Dieser Druckraum steht unter dem Einfluss eines federbelasteten Rückschlagventils.
Der einzige Zweck des Druckraumes, der einen Luftpolster enthält, besteht bei der bekannten Pumpe darin, sicherzustellen, dass das Einlassventil durch einen Druckimpuls im Arbeitsraum geschlossen wird.
Bei einer weiteren bekannten Pumpe ist ebenfalls ein Arbeitsraum mit einem darin hin-und herbewegbaren Kolben vorgesehen. Der Einlass führt zu einer Luftkammer, welche einen Einlassraum umschliesst, der von einem Rückschlagventil abgeschlossen wird. Unterhalb des Arbeitsraumes sind zwei Kammern vorgesehen, die durch eine Leitung mit einem Raum oberhalb des Einlassraumes und durch eine Leitung mit einem Raum unterhalb eines Auslassraumes in Verbindung stehen. Weiters ist ein Auslassraum vorgesehen, der durch ein Rückschlagventil gesteuert wird und der zu einer Auslassleitung führt.
Im Betrieb erfolgt eine Kreisbewegung der Flüssigkeit in der Luftkammer und dem Einlassraum, wobei die Kreisbewegung in eine lineare Bewegung entlang jener Leitung umgewandelt wird, die die Kammern unterhalb des Arbeitsraumes mit dem Raum oberhalb des Einlassraumes verbindet. Hierauf erfolgt eine abermalige Umwandlung der Bewegung in eine Kreisbewegung in den Kammern unterhalb des Arbeitsraumes, die abermals in eine geradlinige Bewegung entlang jener Leitung umgewandelt wird, die die beiden Kammern mit dem Raum unterhalb des Auslassraumes verbindet und schliesslich wird die Bewegung abermals in eine Kreisbewegung in dem Raum unterhalb des Auslassraumes und dem Auslassraum umgewandelt.
Der einzige Zweck dieser Anordnung besteht offenbar darin, ein abruptes Anhalten und Wiederbeschleunigen der Flüssigkeit zu vermeiden. Durch die oftmalige Strömungsumwandlung und die Strömung in den einzelnen Räumen entstehen hohe Strömungsverluste.
Ziel der Erfindung ist es nun, unter Vermeidung der Nachteile der vorerwähnten Pumpen eine Pumpe der eingangs erwähnten Gattung so auszubilden, dass die Fördermenge der Pumpe in der Zeiteinheit über jenen Betrag erhöht werden kann, der sich auf Grund der volumetrischen Verdrängung der Pumpe in der Zeiteinheit ergibt.
Erreicht wird dies, wenn gemäss der Erfindung der Abstand der Anschlussstelle des Fluktuationsunterdrückers an den Auslasskanal von dem Arbeitsraum so gewählt ist, dass im Auslasskanal zwischen dem Arbeitsraum und dem Fluktuationsunterdrücker eine träge Flüssigkeitssäule entsteht, deren Länge eine Erhöhung der Liefermenge der Pumpe gegenüber dem vom Verdränger bei der Vorwärtsbewegung ausgetragenen Volumen sicherstellt, und wenn die Dämpfungseinrichtung weiters einen mit einem elastischen Element versehenen Druckenergiespeicher aufweist, der in oder an dem Arbeits-
<Desc/Clms Page number 2>
raum oder in den Verdränger eingebaut ist, um Druckspitzen im Arbeitsraum kontrolliert zu vermindern.
Durch die Erfindung wird eine Pumpe geschaffen, die gegen ein Nutzgefälle arbeitet, das sich entweder am Aufstellungsort der Pumpe dauernd ändert oder das je nach Aufstellungsort der Pumpe verschieden ist, wobei die Lösung so getroffen werden kann, dass in der Drehzahl des Antriebsmotors keine Änderungen erforderlich sind und der Motor möglichst wirtschaftlich arbeitet. Weiters ermöglicht die Erfindung eine Liefermenge über zumindest einen wesentlichen Teil des Nutzgefälles, für welches die Pumpe bestimmt ist, zu erzielen, welche die Liefermenge übersteigt, die mit dem Verdrängungsvolumen des Verdrängers korrespondiert, ohne dass im Arbeitsraum ausserordentlich hohe Drücke entstehen würden.
Hiedurch ist es möglich, den Arbeitsraum und die damit verbundenen Teile des Antriebes mit geringem Gewicht herzustellen, wodurch Ersparungen bei der Herstellung und Transporterleichterungen erzielt werden können. Weiters kann mit einer erfindungsgemäss ausgebildeten Pumpe Wasser aus Baugruben u. dgl. gefördert werden, das auch Feststoffe enthält, ohne dass die Pumpe hiedurch verstopft wird oder die Lebensdauer der Pumpe bedingt durch den Scheuereffekt der Feststoffe eine wesentliche Verminderung erfahren würde.
Weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigenFig. l teilweise in Stirnansicht und teilweise in einem Vertikalschnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 2 eine praktische Ausführungsform einer erfindungsgemässen Pumpe mit einem einzigen Arbeitsraum, Fig. 2 die Pumpe teilweise in Seitenansicht und teilweise im Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 und Fig. 3 eine Draufsicht auf die Pumpe nach Fig. 1 und 2.
Fig. 4 und 5 zeigen in einer teilweise imQuerschnitt gehaltenenDraufsicht bzw. einerseitenansicht eine andere praktische Ausführungsform der erfindungsgemässen Pumpe mit mehr als zwei Arbeitsräumen. Fig. 6 zeigt teilweise in einer Stirnansicht und teilweise in einem Querschnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5 einenTeil der Pumpe. Fig. 7, 8 und 9 zeigen im Querschnitt eine Ausbildungsform eines Dichtungsringes, der in der Pumpe verwendet werden kann, Fig. 10 und 11 zeigen im Querschnitt eine andere geeignete Ausführungsform einer Dichtung. Fig. 12 ist eine graphische Darstellung der Bewegungsfunktion für einen Teil der Kraftübertragung und der resultierenden Bewegungsfunktion für die Flüssigkeit in dem Messekanal der Pumpe unter verschiedenen Gegendruckbedingungen.
Fig. 1 bis 3 zeigen eine praktische Ausführungsform einer erfindungsgemässenpumpe mit einem Zylinder.
Das Pumpengehäuse besitzt einen Hauptteil --10-- mit einem Zuflussstück --11--, das ein Ende - hat, mit dem ein biegsames Zuflussrohr jeder gewünschten Länge verbunden werden kann. Mit dem unteren Ende des Zuflussstückes --11-- ist ein im wesentlichen zylindrischer Teil verbunden, der dieSeitenwandung einer Hilfskammer --13-- bildet und zwei Membranen --14 und 15-aus elastischem Material enthält. Diese Membranen sind an ihrem Umfang zwischen einem abwärtsgekehrten, ringförmigen Sitz --16-- im unteren Teil der Kammer --13-- und einem aufwärtsgekehrten Sitz, der auf einem Rand --17-- eines kuppelförmigen Blechdeckels --18-- ausgebildet ist, festgeklemmt.
Die oberhalb und unterhalb der Membran angeordneten Teile der Kammer --13-- bilden zwei
EMI2.1
Am oberen Ende des Zuflussstückes --11-- ist ferner eine ringförmige Zuflusskammer --19-- vorgesehen, die mit dem Ende --12-- über Kanäle --20-- (Fig.1) in Verbindung steht. Das Zuflussstück hat ferner einLagergehäuse-21--, das zwei axial im Abstand voneinander angeordnete Lager --22-- enthält, in denen eine Antriebswelle --23-- gelagert ist.
Oberhalb der Zuflusskammer --19-- ist das Gehäuse mit einem Arbeitsraum --24-- versehen, dessen Umschliessung aus einem unteren Teil --25-- und einem oberen Teil --26-- besteht, die beide aussen im wesentlichen zylindrisch sind. Über dem Arbeitsraum --24-- ist eine Abflusskammer --27-- angeordnet. Die übereinanderliegenden Elemente des Hauptteiles des Gehäuses werden von Zugankern - zusammengehalten, die in Winkelabständen um den Umfang des Arbeitsraumes herum angeordnet und an ihren unteren Enden mit Gewinden versehen sind, die in Gewindefassungen --29-- eingeschraubt sind. Diese Gewindefassungen --29-- sind einstückig mit der Zuflusskammer --19-- ausgebil- det.
Die gewindetragenden oberen Enden der Zuganker tragen Muttern. --31--, die an der Oberseite von Lappen --30-- angreifen.
Im Arbeitsraum ist ein Verdränger --32-- angeordnet. Dieser hat einen zentral angeordneten Hauptteil--33--, der zweckmässig, wie in Draufsicht gezeigt, aus einem im wesentlichen kreisförmigen Gussstück aus Metall besteht. Im Bereich seines Umfangsrandes ist der Hauptteil-33--des Verdrängers mit mehreren Ausnehmungen --34-- (Fig. 3) ausgebildet, die zusammen einen den Verdränger durchsetzenden
<Desc/Clms Page number 3>
Umgehungskanal bilden. Zwischen dem Umfang des Hauptteiles --33-- des Verdrängers und der Seitenwandung des Arbeitsraumes ist ein Dichtungsring --35-- aus elastischem Material, beispielsweise aus Gummi, angeordnet.
Der Innenumfang des Dichtungsringes ist mit dem Aussenumfang des Hauptteilen des Verdrängers so verbunden, dass eine Gleitbewegung zwischen diesen beiden Teilen verhindert ist. Diese Verbindung ist nachstehend ausführlicher beschrieben. Ebenso ist der Aussenumfang des Dichtungsringes mit der Seitenwandung des Arbeitsraumes so verbunden, dass eine axiale Gleitbewegung zwischen ihnen ver-
EMI3.1
zweckmässig an der Oberseite des Motors von diesem seitlich versetzt montiert ist. In andern AusfUhrungsformen kann man auch einen Elektromotor verwenden.
Diese beiden Formen des Antriebsmotors haben den höchsten Wirkungsgrad bei einer im wesentlichen konstanten Drehzahl oder in einem ziemlich begrenzten Drehzahlbereich, der bei einem Verbrennungsmotor beispielsweise zwischen 900 und 1200 Umdr/min liegt. Bei einem Elektromotor, der ge- wöhnlich als Induktionsmotor ausgebildet ist, beträgt derSchlupf inbezug auf die theoretische Synchrongeschwindigkeit gewöhnlich nicht über 100 ; 0, so dass auch in diesem Fall die Drehzahl, bei der ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird, als annähernd konstant oder auf einen schmalen Bereich beschränkt, angesehen werden kann.
Ein derartiger Motor ist mit der Kurbelwelle über eine Kupplung --370-- verbunden, die eine Rotationsdrehung zwischen der Abtriebswelle --38-- des Motors und der Kurbelwelle in begrenztem Ausmass zulässt. Diese Kupplung kann aus zwei einander gegenüberliegenden Buchsen --40 und 41--bestehen, die mit axial vorstehenden Zapfen --42-- versehen sind, welche in Öffnungen der jeweils andern Buchse eingreifen, wobei Hülsen --43-- aus Gummi oder einem andern elastischen Material zwischen den Buchsen angeordnet sind.
Die Abtriebswelle --23-- besitzt einen Exzenter-44-, der von einem Lager --45-- umgeben ist, das in einem Exzenterring --46-- enthalten ist, der einstückig mit einer Exzenterstange --47- ausge- bildet ist, die an ihrem oberen Ende zentral mit dem Hauptteil --33-- des Verdrängers verbunden ist.
Das Lagergehäuse für die Lager-22, 45- auf demExzenterring ist gegen die Zuflusskammer-19-- abgedichtet. Ausser durch ihre Befestigung an dem Verdränger ist eine seitliche Abstützung und Führung der Exzenterstange --47-- auch durch einen Dichtungsring --48-- gegeben, der mit seinem Innenumfang bei -49-- in eine Nut in der Exzenterstange und mit seinemAussenumfang bei --50-- in eine einwärtsgekehrte Nut eingreift, die in der Innenwandung der Zuflusskammer ausgebildet ist.
Das obere Ende der Exzenterstange --47-- ist an dem Hauptteil des Verdrängers mit einer Schraube - befestigt, die in eine Gewindefassung im oberen Ende der Exzenterstange eingeschraubt ist.
Dem Verdränger ist ein Absperrorgan --52-- in Form einer Scheibe aus Gummi oder einem andern Material zugeordnet. Diese Scheibe liegt über der oberen Fläche des Hauptteiles --33-- des Verdrängers und deckt die darin befindlichenAusnehmungen --34-- ab. Das Absperrorgan für den Verdränger wird in seiner Lage gehalten, indem sein Innenumfang in eine Nut einer Buchse --54a-- eingreift, die auf der Schraube --51-- an deren oberem Ende vorgesehen ist.
An der Zuflussöffnung --53-- des Arbeitsraumes ist ein Rückschlagventil --54-- vorgesehen, das einen Ring aus Gummi oder einem andern elastischen Material besitzt, der an seinem Aussenrand zwischen dem oberen Ende der Umschliessung der Zuflusskammer und dem unteren Ende des unteren Teiles - der Umschliessung des Arbeitsraumes eingespannt ist.
Am Abfluss --55-- des Arbeitsraumes ist ein Rückschlagventil --56-- angeordnet, das ebenfalls einen Ring aus Gummi oder einem andern elastischen Material aufweist, der an einem seiner Umfangsränder zwischen dem oberen Ende des oberen Teiles --26-- der Umschliessung des Arbeitsraumes und dem unteren Ende der Umschliessung der Abflusskammer --27-- eingespannt ist. Diese Ventile --54 und 55-- verhindern eine Flüssigkeitsströmung durch den Arbeitsraum in der Gegenrichtung. Im normalen Betrieb der Pumpe tritt aber eine derartige Strömung in der Gegenrichtung überhaupt nicht auf, so dass diese Ventile ständig offen bleiben. In dieser Stellung sind sie in Fig. 2 gezeigt.
Infolge der Eigenelastizität ihres Materials trachten diese Ventile jedoch, sich in die Schliessstellung zu bewegen, die in Fig. l gezeigt ist.
Mit der einenseite derAbflusskammer --27-- ist ein Druckenergiespeicher verbunden, der als Ganzes mit --9-- bezeichnet ist. Dieser Speicher ist mit einer Ausdehnungskammer in Form einer radial vorstehenden Hülse --57-- versehen, an deren äusserem Ende ein Stöpsel --58-- vorgesehen und die
<Desc/Clms Page number 4>
zwischen ihren Enden mit mehreren Löchern --59-- ausgebildet ist.
Die Flüssigkeitsströmung durch die Löcher --59-- wird durch einen aus elastischem Material bestehenden Aussenkörper in Form einer zusammengesetzten Hülse gesteuert. Diese besitzt ein elastisches Element --60-- in Form einer Innenhülse-60-, die sich über die ganze Länge der mit den Löchern ausgebildeten Metallhülse --57-- erstreckt und an ihren Enden auf dieser durch Klemmring-61- hermetisch dicht festgeklemmt ist.
Der äussere Teil der zusammengesetzten Hülse wird von mehreren elastischen Elementen --62-- in Gestalt von Ringen gebildet, die aus Gummi, od. dgl. bestehen und unter einer Zugvorspannung stehen, weil ihr Innendurchmesser im ungespannten Zustand kleiner ist als der Aussendurchmesser der Hülse - -60--. Die Metallhülse --57-- bildet einen formschlüssigen Anschlag für die Ringe --62-- und die Hülse --60--, so dass diese Teile in der gezeigten Stellung gehalten werden, während die Ringe --62-sich in einem Spannungszustand befinden.
Bis der Flüssigkeitsdruck in der Ausdehnungskammer einen vorbestimmten Wert überschreitet, bei der in den Ringen --62-- eine Gegenspannung erzeugt wird, die den Wert ihrer Vorspannung übertrifft, werden die Ringe --62-- und die Hülse --60-- nicht ausgedehnt, so dass keine Flüssigkeit aus den Lö- chern --59-- herausfliessen kann und das Volumen der Ausdehnungskammer unverändert bleibt. Der Wert, bei dem das wirksame Volumen der Ausdehnungskammer zunimmt, wird durch die Anzahl, die Abmessungen und das Material der Ringe --62-- bestimmt. Dieser Wert kann daher ohne weiteres abgeändert werden, indem man die Ringe --62-- durch Ringe mit andern Abmessungen oder aus einem andern Material ersetzt oder eine andere Anzahl der Ringe --62-- verwendet.
An Stelle einer Ausdehnungskammer kann dem Verdränger oder dem Arbeitsraum auch eine andere zusammendrückbare Einrichtung zugeordnet werden, beispielsweise ein vorgespannter elastischer, Körper in der Exzenterstange --47-- oder dem Verdränger --32--.
EMI4.1
--27-- istU-förmig. Sein unterer Schenkel--64-- besitzt eine Öffnung --65--, die mit einer entsprechenden Öffnung in demDeckel-18-korrespondiert, so dass dieses Rohr mit der unteren Fluktuationsunterdrückerkammer --13b-- in Verbindung steht.
Das freie Ende --66-- des Rohres kann durch einen Klemmring mit einem biegsamen Zuleitungsrohr verbunden werden.
Ferner bilder der Auslasskanal--63-- einen Teil eines Gestells für die Pumpe als Ganzes. Zu diesem Zweck trägt es Tragplatten --67 und 68-- aus Metall (Fig. 3), auf denen der Antriebsmotor --36-montiert ist. Eine dieser Platten --67-- ist an ihren äusseren Enden mit abwärts vorstehenden Fussteilen - -69-- versehen, die in Kombination mit der sich quer erstreckenden Platte --70-- eine Dreipunktabstützung der Pumpe als Ganzes auf dem Boden oder einer andern tragenden Fläche ergeben.
DieTeile-67, 68 und 70-- können durch Schweissen oder auf andere Weise an demunteren Schen- kel --64-- des Auslasskanals --63-- befestigt sein.
Die Membranen --14 und 15-- bestehen aus voneinander getrennten Stücken aus elastischem Material, beispielsweise Gummi. Am Umfang sind sie zwischen den bereits genannten Sitzen mit Zugschrauben eingespannt, die bei --71-- angedeutet sind (Fig. 1). Die Membranen können miteinander nur inBerührung stehen oder miteinander verbunden oder zu einer gemeinsamen einzigen, den beiden Fluktuationsunterdrückerkammern gemeinsamen Membran kombiniert sein.
Je nach der erwünschten Fördermenge kann die Pumpe in verschiedenen Grössen hergestellt werden. Nachstehend werden Kennwerte für ein Ausführungsbeispiel angegeben :
EMI4.2
<tb>
<tb> Drehzahl <SEP> der <SEP> Antriebswelle <SEP> 900 <SEP> bis <SEP> 1200 <SEP> Umdr/min
<tb> Hub <SEP> des <SEP> Verdrängers <SEP> 13 <SEP> mm
<tb> Durchmesser <SEP> des <SEP> Auslasskanals <SEP> 41 <SEP> mm
<tb> Gesamtlänge <SEP> des <SEP> Auslasskanals <SEP> 762 <SEP> mm
<tb> Steifheit <SEP> der <SEP> Membranen-14, <SEP> 15- <SEP> zusammengenommen <SEP> 1, <SEP> 27 <SEP> kg/cm2/cm3 <SEP> der
<tb> (Verdrängung <SEP> als <SEP> Funktion <SEP> des <SEP> Druckes <SEP> in <SEP> der <SEP> Veränderung <SEP> des <SEP> Kammervolumens
<tb> Fluktuationsunterdrückerkammer)
<tb> Fördermenge <SEP> der <SEP> Pumpe <SEP> (Annäherungswerte <SEP> entsprechend <SEP> 18 <SEP> 200 <SEP> l/h <SEP> bei <SEP> der <SEP> Förderhöhe <SEP> Null,
<tb> dem <SEP> Bereich <SEP> der <SEP> Förderhöhe) <SEP> 10 <SEP> 000 <SEP> l/h <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Förderhöhe
<tb> (Saug- <SEP> plus <SEP> Druckhöhe) <SEP> von <SEP> 18, <SEP> 3 <SEP> m
<tb>
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
<tb>
<tb> Hubvolumen <SEP> des <SEP> Verdrängers <SEP> pro <SEP> Zeiteinheit <SEP> bei <SEP> der
<tb> mittleren <SEP> Drehzahl <SEP> der <SEP> Antriebswelle <SEP> 7300 <SEP> l/h.
<tb>
Die Wirkungsweise der Pumpe ist nachstehend beschrieben :
In der Fig. 12 stellt die Kurve-a-die auf der Ordinate aufgetragene Geschwindigkeit des Verdrängers als Funktion der auf der Abszisse aufgetragenen Zeit (oder des Kurbelwinkels) dar.
Es sei von dem Zeitpunkt ausgegangen, in dem sich der Verdränger momentan in Ruhe befindet.
Dieser Zeitpunkt ist in Fig. 12 durch den Schnittpunkt der Kurve --a-- mit der horizontalen Achse bei
EMI5.2
Flüssigkeit durch die Öffnungen --34--.
Die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ist in Fig. 12 durch die Kurve --b-- für eine geringe Förderhöhe und durch die Kurve --c-- für eine grosse Förderhöhe dargestellt. Diese Kurven entsprechen typischen Grenzfällen für die Förderhöhe der Pumpe.
Wenn die Geschwindigkeit des Verdrängers in der Förderrichtung eben höher ist als die Geschwindigkeit der Flüssigkeit, schliesst das Absperrorgan --52-- des Verdrängers automatisch, weil der Druck auf der Abflussseite des Verdrängers höher ist als auf der Zuflussseite. Dieser Zeitpunkt ist in Fig. 12 durch den Punkt-Bi-der Kurve-b-- und den Punkt --B2-- der Kurve --c-- dargestellt. Der Einfachheit halber sind diese Punkte an den Schnittpunkten der Kurve --a-- mit der Kurve-b bzw. c-- angegeben und nicht etwa rechts von diesen Schnittpunkten, was dem tatsächlichen Schliesszeitpunkt des Absperrorgans--52--entsprechenwürde.
Rechts von dem linken Punktepaar-Bil Bz-- sinkt die Geschwindigkeit der Flüssigkeit noch etwas, weil der Dichtungsring des Verdrängers und das Absperrorgan eine gewisse Elastizität haben und daher zusammengedrückt werden können. Daher wird zunächst eine kleine Energiemenge zum elastischen Verformen dieser Teile verbraucht. Dieser Energiemenge steht für die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. der kinetischen Energie der Flüssigkeit nicht zur Verfügung. Oberhalb eines vorbestimmten Druckes findet eine Energiespeicherung in der Ausdehnungskammer statt. Das ist wünschenswert, weil dadurch die Beschleunigung der Flüssigkeit herabgesetzt und der Aufbau von so hohen Drücken vermieden wird, wie sie ohne die Ausdehnungskammer erhalten werden würden.
Infolgedessen können die arbeiten- den Teile, nämlich die Umschliessung des Arbeitsraumes, der Verdränger, das ihm zugeordnete Absperrorgan und die Kraftübertragung leicht ausgebildet sein.
Dann steigt die Geschwindigkeit der Flüssigkeit und erreicht schliesslich eineSpitze bei-CC. C -.
Ohne eine Ausdehnungskammer würden diese Spitzen am nächsten Schnittpunkt der Kurven --b und c-mit der Kurve --a-- auftreten, d. h. infolge der höheren Beschleunigung der Flüssigkeit von den Punkten - D i, D :-. Infolge der in der Ausdehnungskammer gespeicherten Energie und ihrer Rückgabe an die
EMI5.3
drängers pro Zeiteinheit in einer Menge abgegeben, die grösser ist als der Unterschied zwischen dem Förderstrom in dem Massekanalrohr --63-- und dem jetzt niedrigeren Hubvolumen des Verdrängers pro Zeiteinheit. Das Absperrorgan --52-- des Verdrängers bleibt daher geschlossen.
Der Zeitpunkt, in dem die Beschleunigung der Flüssigkeit in dem Arbeitsraum aufhört, ist in Fig. 12 durch die Spitzen-Ci und C 2-- der Kurven --b bzw. c- dargestellt. In diesem Zeitpunkt wird das Absperrorgan --52-- des Verdrängers geöffnet, so dass die Flüssigkeit in der Förderrichtung durch die Öffnungen --54-- treten kann. Diese Strömung in der Förderrichtung dauert mit kleiner werdender Geschwindigkeit an, bis in dem nächsten Arbeitsspiel die Punkte --B 1 und B 2-- wieder erreicht werden.
Während dieses Arbeitsspieles erfolgt in jeder Fluktuationsunterdrückerkammer --13a, 13b-- eine zyklische Aufnahme und Abgabe von Flüssigkeit.
Die Fluktuationsunterdrücker haben zwei Funktionen. Erstens setzen sie die Schwankungen der Menge herab, in der Flüssigkeit am Zufluss- und Abflussrohr pro Zeiteinheit in die Pumpe ein-und aus ihr heraustritt, so dass im Idealfall die Strömungsmenge auf der Zuflussseiteder Fluktuationsunterdrücker- kammer-13a-und auf der Abflussseite der Fluktuationsunterdrückerkammer --13b-- konstant ist und gemäss den Linien --b1. cl- in Fig. 12 der durchschnittlichen oder äquivalenten konstanten Strömungsmenge auf Grund der Kurven --b, c-- entspricht.
Zweitens schirmen diese Kammern den Auslasskanal teilweise gegen die Trägheitswirkungen von Flüssigkeitssäulen ab, die auf der Zuflussseite der Fluktuationsunterdrückerkammer --13a-- und der Abflussseite der Fluktuationsunterdrückerkammer --13b-etwa vorhanden sind, so dass der Arbeitsraum --24--, der Verdrünger --32--. dessen Absperrorgan --52- und die Ausdehnungskammer mit einem Massekörper zusammenwirken, dessen Länge wenigstens annähernd bestimmt und nicht völlig unbestimmt ist.
<Desc/Clms Page number 6>
Unter Berücksichtigung der andern Betriebsgrössen, nämlich der Drehzahl des Antriebsmotors, der Ausgangsleistung, dem Drehmoment, der Saug- und der Druckhöhe kann diese Länge dann so gewählt werden, dass optimale Ergebnisse erzielt werden.
Die Fluktuationsunterdrückerkammer-13b-- nimmt Flüssigkeit aus dem Strömungsweg auf, wenn die Strömungsmenge grösser ist als die äquivalente stationäre Menge, d. h. wenn die Kurven --b und c-- über --b1 bzw. C2-- liegen. Sie gibt Flüssigkeit an den Strömungsweg ab, wenndie Strömungsmenge kleiner ist als die äquivalente stationäre Strömungsmenge, d. h. wenn die Kurven --b und c-unter - -b1 bzw. cl--liegen.
Die Fluktuationsunterdrückerkammer --13a-- arbeitet gegenphasig zu der Impulsunterdrückerkammer --13b--. Sie gibt Flüssigkeit an den Strömungsweg ab, wenn die Kurven --b und c-- über --b1
EMI6.1
lasskanals wird so gewählt, dass sie grösser ist als ein Mindestwert, bei dem die Strömungsgeschwindig- keit in demAuslasskanal an den Minima der Kurve --c-- gerade auf Null fallen würde, wenn die Saug- und die Druckhöhe maximal sind und die Motordrehzahl minimal ist. Anderseits ist die Länge des Aus- lasskanals kleiner als ein Höchstwert, bei dem das Grenz- oder Kippmoment des Motors überschritten wird.
Hier wird zwar ein bestimmter Wert für die Länge des Auslasskanals beispielsweise angegeben, doch sei erwähnt, dass bei Drücken bis zu etwa 7 kg/cm der optimale Wert der Länge des Massekanals der Gesamtförderhöhe (diese umfasst die Saughöhe an dem Zufluss der Pumpe, die Druckhöhe an dem
Abfluss der Pumpe und den Reibungswiderstand in der Pumpe) proportional, dem Unterschied zwischen der Höchstgeschwindigkeit und der Mindestgeschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung in dem Massekanal selbst umgekehrt proportional, und der Arbeitsfrequenz (Drehzahl der Antriebswelle) umgekehrt proportional ist.
Die Fluktuationsunterdrücker brauchen jedoch die zyklischen Verdrängungen der Strömungsmenge und des Druckes auf der Zuflussseite der Flüssigkeit nicht vollkommen zu beseitigen und tun dies auch nicht. Sie können aber so ausgelegt werden, dass sie diese Schwankungen derStrömungsmenge und des Druckes insoweit beseitigen, als sie unerwünscht sind, beispielsweise zu einer seitlichen Bewegung eines biegsamen Zuflussrohres führen würden. Ein wichtiges Konstruktionsmerkmal besteht darin, dass der Arbeitsraum mit dem Auslasskanal in der Nähe des zuflussseitigen Fluktuationsunterdrückers in Verbindung steht, so dass die Trägheit des auf der Zuflussseite des Verdrängers liegenden Teiles des Flüssigkeitskörpers in dem Auslasskanal herabgesetzt wird und Kavitationseffekte auf ein Minimum herabgesetzt werden.
Wenn in demAuslasskanal ein übermässig hoherDruck auftritt, beispielsweise weil sein Austritt versperrt ist, bewirkt der Druckanstieg in der unteren Fluktuationsunterdrückerkammer am abflussseitigen Ende des Auslasskanals, dass die beiden Membranen --14 und 15-- elastisch in die Stellungverformt werden, die in Fig. 5 strichpunktiert angedeutet ist. Dadurch wird der Zufluss an dem Ende --12-- geschlossen und ein weiterer Eintritt von Flüssigkeit verhindert.
Als weitere Sicherheitsmassnahmen dehnen sich die Hülse-60-- und die Ringe --62-- aus, wodurch derinnendruck in der Pumpe herabgesetzt wird. Diese Teile könnten gegebenenfalls so angeordnet sein, dass sie einenAustritt der Flüssigkeit gestatten, wenn man einen Klemmring --61-- verwendet, der sich bei einem vorbestimmten Druck selbst ausdehnen kann, so dass sich die Hülse --60-- unter diesen Bedingungen radial von der Metallhülse --57-- trennt.
Die Ausdehnungskammer stellt eine Ausführungsform eines verwendbaren Druckenergiespeichers bzw. einer zusammendrückbaren Einrichtung dar. Sie wird so vorgespannt, dass sie mit der Aufnahme von Energie aus der Flüssigkeit erst beginnt, wenn sich der Druck an der Stelle, an der die Ausdehnungskammer gelegen ist, über einem vorbestimmten Wert befindet. Dieser Wert ist nicht kritisch. Man erhält befriedigende Ergebnisse, wenn er zwei-bis zweieinhalbmal so gross ist wie der Wert der maximalen Druckhöhe.
Die Ausdehnungskammer ist vorzugsweise möglichst nahe bei dem Verdränger --32-- angeordnet. damit die Flüssigkeitsmassebelastung des Verdrängers und damit die Spitzenspannungen des Verdrängers und der ihm zugeordneten Teile möglichst klein sind.
Der Verdränger braucht sich nicht in der Längsrichtung des Arbeitsraumes zu bewegen. Er könnte auch so angeordnet sein, dass er einen Teil der seitlichen Begrenzung des Arbeitsraumes bildet und sich seitlich zu diesem bewegt. In diesem Falle würde die Flüssigkeit parallel zu der einwärtsgekehrten
<Desc/Clms Page number 7>
Fläche des Verdrängers und nicht von der einen Seite desselben zur andern fliessen. Das Absperrorgan für den Verdränger würde in diesem Fall vorzugsweise auf der Zuflussseite des Verdrängers an dem Zufluss des Arbeitsraumes liegen.
In der in Fig. 4 bis 6 dargestellten Pumpe sind entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bis 3 unter Vorsetzen der Ziffer l, d. h. von 110 bis 200 bezeichnet.
Hinsichtlich der entsprechenden Teile gilt die vorstehende Beschreibung auch für die Ausführungsform nach Fig. 4 bis 6. Die Unterschiede in der Konstruktion und Wirkungsweise sind nachstehend angeführt.
Anstatt eines einzigen Arbeitsraumes besitzt diese Pumpe zwei Arbeitsräume --124--, denen gewisse Teile gemeinsam zugeordnet sind, nämlich die Innenteile der Umschliessungen und die Lagergehäuse --121a, 121b-- zur Aufnahme der Lager --122a, 122b-- für die Antriebswelle --123--, der Exzenter --144-- und die Lager --122 und 145--.
Unterhalb der beiden Arbeitsräume ist ein ihnen beiden gemeinsam zugeordneter Zuflussstutzen --112-- vorgesehen, der einstückig mit einem im Querschnitt U-förmigen Zuflusskanalteil --173- verbunden ist. Dieser Teil--173-- ist von den Zuflusskammern --119-- durch Gitter --174-- getrennt, die einen Eintritt von festen Teilchen oberhalb einer vorbestimmten Grösse in die Zuflusskammern und die Arbeitsräume verhindern.
Jeder Arbeitsraum --124-- enthält einen Verdränger und ein ihm zugeordnetes Absperrorgan gemäss der vorstehenden Beschreibung an Hand der Fig. 1 bis 3 und besitzt einen Zufluss und einen Abfluss mit je einem Rückschlagventil. Die Verdränger sind durch je eine Exzenterstange --147-- mit einem gemeinsamen Exzenter --144-- verbunden.
Die Verdränger der beiden Arbeitsräume bewegen sich somit gegenphasig zueinander.
EMI7.1
--127-- sindDas Rohr --178-- hat einen grösserenDurchmesser als die Auslasskanäle, beispielsweise einen Durchmesser von 76 mm, während der Durchmesser der Auslasskanäle 51 mm betragen kann.
Mit den Abflussrohren sind oberhalb der zugeordneten Auslasskanäle Ausdehnungsgefässe verbunden.
Diese besitzen mit Löchern versehene Hülsen, die von zusammengesetzten Hülsen --162-- aus Gummi oder einem andern elastischen Material umgeben sind. Die äusseren Teile dieser zusammengesetzten Hülsen bestehen aus einer Reihe von Gummiringen, wie bereits an Hand der Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde.
Zusammen mit Quergliedern --179,180-- bilden die Auslasskanäle --163-- ein Gestell, das den
EMI7.2
--136-- undFig. 4 der Klarheit halber nur in Umrissen strichpunktiert gezeigt. Zu diesem Zweck tragen die Massekanalrohre an ihren vorderen Enden Befestigungsklötze --163a--. Das eine Querglied --179-- ist auf entgegengesetzten Seiten mit Achsstummeln --181-- versehen, auf denen je ein Laufrad -182-- mon- tiert ist. Am vorderen Ende des Gestells kann an dem Abflussrohr --178-- eine Kupplungsstange oder ein Griff befestigt sein.
Im Betrieb tritt Flüssigkeit in den Zuflussstutzen --112-- und durch den U-profilförmigen Kanal - -173-- und die Gitter- oder Siebplatten in die Zuflusskammerteile --119--.
Durch jeden der Arbeitsräume und Verdränger strömt die Flüssigkeit in einer Richtung in der bereits für die Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 beschriebenen Weise.
In dem Abflussrohr --178-- wird Flüssigkeit abgegeben, die von den beiden Zweigen kommt, die durch die Auslasskanäle --163-- gebildet werden.
Jeder Auslasskanal wirkt als Fluktuationsunterdrücker für den andern Auslasskanal. Eine ähnliche Fluktuationsunterdrückung erfolgt in der Zuflusskammer --184--, über welche die beiden Kammern -- miteinander in Verbindung stehen.
Die durchschnittliche oder äquivalente stationäre Strömungsmenge der Flüssigkeit in dem Abflussrohr --178-- besteht aus zweiKomponenten, die aus je einem der Auslasskanäle stammen, dessen durchschnittliche oder äquivalente stationäre Strömungsmenge in Fig. 12 durch die Linie --bl bzw. cl-- dar- gestellt und von der Förderhöhe der Pumpe abhängig ist.
Wenn daher die Kurve --b oder c-über der Linie-bl bzw. cl--liegt, hat die Komponente von dem einen Auslasskanal effektiv einen negativen Wert gegenüber der Linie oder c1--, obwohl in diesemAuslasskanal die Flüssigkeit weiter in der Förderrichtung strömt. Dieser negative Wert oder Minderwert wird in dem Abflussrohr --178-- durch den gleichzeitig in dem andern Auslasskanal auftretenden
<Desc/Clms Page number 8>
positiven Überschuss ausgeglichen, der durch die über den Linien-bi und c--liegenden Teile der Kurve --b bzw. c-- dargestellt ist.
Auf der Zuflussseite der Verdränger herrschen ähnliche Bedingungen, an der Stelle, an welcher die gemeinsameZuflusskammer --184-- mit denZuflusskammern --119-- und den Arbeitsräumen --124-- in Verbindung steht. Jeder Arbeitsraum wirkt als Fluktuationsunterdrücker für den andern, so dass die Gesamtlänge des Massekanals etwa kürzer ist als in der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3.
Jetzt sei die in Fig. 2 bis 4 gezeigte Konstruktion des Verdrängers genauer betrachtet. Der zentrale Hauptteil --32-- des Verdrängers hat einen solchen Durchmesser, dass zwischen seinem Aussenumfang und der Seitenwand der von dem Oberteil--25-- und dem Unterteil --26-- gebildeten Umschliessung des Arbeitsraumes nur ein verhältnismässig kleiner Spalt vorhanden ist.
Der Spalt --32a-- wird von dem Dichtungsring --35-- ausgefüllt, der an dem Umfang des zentralen Hauptteiles --32-- und der Aussenwandung des Arbeitsraumes axial unbeweglich, d. h. gleitunfähig in Berührung gehalten wird.
In dem in Fig ; 7 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck im Umfang des zentralen Hauptteiles des Verdrängers-32-eine --32-- eine Nut --32b-- ausgebildet, die den inneren Rand des Dichtungsringes --35-- aufnimmt.
In ähnlicherWeise wird der Aussenrand des Dichtungsringes --35-- dadurch gleitunfähig an der Seitenwandung des Arbeitsraumes festgehalten, dass der Oberteil --26-- und der Unterteil --25-- der Arbeitsraumumschliessung so ausgebildet sind, dass sie zusammen eine Nut --25a-- bilden.
Die Breite jeder Nut --32b bzw. 25a-- ist an ihrem Grunde in der Axialrichtung des Verdrängers etwas kleiner als die entsprechende Breite der Innenumfangsfläche-35a-bzw. der Aussenumfangs- fläche --35b-- des Dichtungsringes, wenn sich dieser gemäss Fig. 7 im ungespannten Zustand befindet, oder als die Breite dieser Fläche, wenn der Ring radial zusammengedrückt wird. Infolgedessen wird ein Gleiten zwischen jeder dieser Flächen --35a, 35b-- und dem Verdränger bzw. der Arbeitsraumwandung dadurch formschlüssig verhindert, dass der Dichtungsring an den seitlichen Begrenzungsflächen der betreffenden Nut anliegt.
EMI8.1
--32cNut --25a--.
DerRadialabstand zwischen den Böden der beiden Nuten ist so bemessen, dass der Dichtungsring radial zusammengedrückt wird. Je nach der Grösse der Axialverschiebung des Verdrängers und dem im Betrieb der Pumpe von der Flüssigkeit ausgeübten Axialdruck, dem der Dichtungsring gewachsen sein soll, kann das Mass, um welches der Dichtungsring radial zusammengedrückt ist, verschieden gewählt werden.
Man nimmt an, dass gute Ergebnisse in den meisten Fällen erzielt werden, wenn durch das radiale Zu-
EMI8.2
terial des Dichtungsringes verteilt sind.
Infolge des radialen Zusammendrückens sind die Stirnflächen --35c und 35d-- des Dichtungsringes konvex gekrümmt, wie in Fig. 8 und 9 im Querschnitt gezeigt ist.
Vorteilhafterweise sind auch die seitlichen Begrenzungsflächen --25b, 25c und 32c, konvex gekrümmt.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Fläche jedes Flächenpaares, das aus einer seitlichen Begrenzungsfläche der Nut und dem gegenüberliegenden Rand des Dichtungsringes besteht, konvex gekrümmt, damit die bei der Berührung dieser Flächen auftretende Gleitbewegung auf ein Minimum herabgesetzt wird.
Eine derartige Berührung erfolgt beispielsweise zwischen den Flächen --35c und 32c-- an der Oberseite des Dichtungsringes und zwischen den Flächen --35d und 25c-- an der Unterseite des Dichtungsringes, wenn sich der Verdränger --32-- zum unteren Ende seines Hubes bewegt hat, so dass die Mittelebene - gegenüber der Bezugsebene --35f-- um einen Winkel von beispielsweise 170 ausgelenkt ist.
Die Verwendung von divergierenden und vorzugsweise konvexgekrümmten Flächen sowohl für die seitlichen Begrenzungsflächen der Nuten als auch die Stirnflächen des Dichtungsringes führt dazu, dass bei einem nachstehend als Grundauslenkungswinkel bezeichneten auslenkungswinkel zwischen der genannten Mittelebene und derBezugsebene das Ausmass, um welches die Auslenkung von Elementarwürfelchen des Ringmaterials die Grundauslenkung überschreitet, auf ein Minimum herabgesetzt wird. Jedes dieser Elementarwürfelchen wird durch Flächen begrenzt, die allgemein zu der Umfangsfläche und der oberen und
<Desc/Clms Page number 9>
der unteren Stirnfläche des Ringes parallel sind sowie von zwei Flächen, die allgemein zu der in Fig. 7 bis 9 gezeigtenSchnittebene durch den Ring parallel sind.
Durch die jetzt zu beschreibende und in Fig. 8 und 9 dargestellte Ausbildung wird dieAuslenkung der Elementarwürfelchen auf einen Wert herabgesetzt, der nicht mehr als doppelt so gross ist wie der Grundauslenkungswinkel. Dies trägt beträchtlich zu einer befriedigenden Lebensdauer des Dichtungsringes bei. Die auftretenden Spannungen sind vorzugsweise
Scherspannungen.
Der Dichtungsring kann aus natürlichem oder synthetischem Gummi bestehen oder aus einem Kunst- harz mit ähnlichen Elastizitätseigenschaften.
In der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform sind Teile, die bereits beschriebenen entsprechen, mit denselben Bezugsziffern unter Versetzen der Ziffer 2 bezeichnet.
In diesem Fall besteht der Dichtungsring --235-- aus zwei Ringteilen --235n und 235p-, deren radiale Breite gegenüber ihrer axialen Dicke so klein ist, dass die durch die Axialbewegung des Verdrängers verursachte Spannung vorwiegend eine Scherspannung ist. In der dargestellten Ausführungsform beträgt das Verhältnis der radialen zu der axialen Abmessung etwa 1 : 2. Der Ring ist ebenfalls radial zusammengedrückt.
Beide Ringteile sind mit einem Zwischenring --235t-- aus Metall verbunden. Die Teile --235n und 235p-- können zwar einstückig mit Halteteilen verbünden sein, die Halsteile durchsetzen, wie nachstehend beschrieben wird, doch sind in einer bevorzugten Anordnung an den Innen- und Aussenflächen der Ringe weitere Metallringe --235r und 235s-- vorgesehen, die mit je einem der Ringteilen und 235p-- verbunden sind. Die Nuten --232b und 225a-- sind so bemessen, dass sie die Metallringe - 235r und 235s-- im Presssitz aufnehmen.
Die Metallringe können auch mit daran ausgebildeten Halteelementen gehalten werden, beispielsweise mit Gewindebolzen, die Bohrungen in dem zentralen Hauptteil des Verdrängers und in derSeiten- wandung des Arbeitsraumes durchsetzen, wobei diese Bohrungen an ihrem äusseren Ende mit Dichtungsringen und Muttern abgeschlossen sind, die von den Bolzen getragen werden.
In der in Fig. 11 dargestellten Form des Dichtungsringes sind Teile, die den vorstehend an Hand der Fig. 7 bis 9 beschriebenen entsprechen, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, unter Vorsetzen der Ziffer 3. Der Dichtungsring --335-- hat einen mittleren oder Hauptteil --335g-- und zwei Halteteile - 335h und 335j--, die in Nuten --332b bzw. 325a-- des Verdrängers bzw. der Seitenwandung des Arbeitsraumes aufgenommen werden.
Diese Haltetelle sind komplementär zu den beiden genannten Nuten ausgebildet und ebenso gross oder etwas grösser als die Nuten, so dass jeder Halteteil die Form der Nut annimmt, wenn der Ring im radial zusammengedrückten Zustand zwischen der Seitenwandung des Arbeitsraumes und dem Verdränger angeordnet ist.
Der mittlere Teil des Ringes ist mit den Halteelementen durch Halsteile --335k und 3351- ein- stückig verbunden. Diese haben in der Axialrichtung des Arbeitsraumes eine kleinere Dicke als der mittlere Teil und die Halteteile.
Der Ring ist mit Nuten ausgebildet, die mit den Halsteilen axial oder annähernd axial fluchten und einander gegenüberliegende Seitenflächen haben, von denen somit vier Paare-335m, 335n, 335q, 335r, 335s, 335t, 335u-- vorhanden sind.
EMI9.1
bewegung zwischen dem Verdränger und der Seitenwandung des Arbeitsraumes vorwiegend auf Scherung beansprucht werden.
In Fig. 11 ist zwar der Klarheit halber gezeigt, dass die einander gegenüberliegenden Flächen jedes Paares der Flächen --335m bis 335u-- im Abstand voneinander stehen, doch versteht es sich, dass in der Praxis diese Flächen durch das radiale Zusammendrücken des Ringes miteinander in Berührung gebracht werden. Mindestens eine Fläche jedes dieser Paare ist vorzugsweise konvex gekrümmt, so dass bei ihrer Berührung mit derGegenfläche eine Wälzberührung zwischen dem mittleren Teil --335g-- des Ringes und den Halteteilen --335h und 335j-- vorhanden ist.
Der mittlereTeil hat eine solche Dicke, dass er der Biegebeanspruchung gewachsen ist, die auf den Druckunterschied zwischen der Ober- und der Unterseite des Dichtungsringes zurückzuführen ist.
Die Nut --325a-- ist im Querschnitt hinterschnitten ; gegebenenfalls können auch beide Nuten diese Form haben. Ferner kann gegebenenfalls im unbeanspruchten Zustand die Radialabmessung des der Nut zugeordneten Halteteiles --335j-- grösser sein als die der Nut selbst, so dass dieser Halteteil beim Einsetzen in diese Nut durch radiales Zusammendrücken vorgespannt wird. Das Festhalten des Ringes an jedemHalteteil kann dadurch verbessert werden, dass der Ring mit dem Metall des Verdrängers bzw. der
<Desc/Clms Page number 10>
Seitenwandung des Arbeitsraumes verbunden wird.
Der in Fig. 7 bis 9 und 11 gezeigte Ring wird in den Nuten des Verdrängers und der Seitenwandung des Arbeitsraumes gegen eine Verschiebung aus den Nuten unter dem Druck des Fördermediums befrie- digend gehalten und dies wird durch das radiale Zusammendrücken des Dichtungsringes unterstützt, doch versteht es sich, dass der Dichtungsring mit dem Grunde jeder der Nuten verbunden werden kann.
Die vorstehend beschriebenen Dichtungsringe können zwischen dem Verdränger und der Seitenwan- dung des Arbeitsraumes und zwischen der Exzenterstange --47-- und dem Umfang der Ausnehmung am unteren Ende des Arbeitsraumes verwendet werden.
In dem letztgenannten Fall bewirkt der Dichtungsring auch eine gewisse seitliche Abstützung der Exzenterstange. Beide Dichtungsringe sind in Kombination jedem im Betrieb der Pumpe auftretenden seitlichen Schub auf den Verdränger und die Kraftübertragung gewachsen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flüssigkeitspumpe mit einem Arbeitsraum, in dem ein Verdränger hin-und herbewegbar angeordnet ist, mit Ein- und Auslasskanälen, in welchen, gesteuert durch Verdrängerventile, nur eine Vorwärtsströmung der Flüssigkeit erfolgt, wobei zur Regulierung der Flüssigkeitsströmung eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, deren einerTeil einen Fluktuationsunterdrücker aufweist, der mit dem Auslasskanal an einer stromabwärts des Arbeitsraumes gelegenenstelle verbunden ist, d a d ur ch g e k enn - zeichnet, dass der Abstand der Anschlussstelle des Fluktuationsunterdrückers an den Auslasskanal (63, 163) von dem Arbeitsraum (24, 124) so gewählt ist, dass im Auslasskanal (63, 163) zwischen dem Arbeitsraum (24) und dem Fluktuationsunterdrücker (13b, 15)
eine träge Flüssigkeitssäule entsteht, deren Länge eine Erhöhung der Liefermenge der Pumpe gegenüber dem vom Verdränger (32) bei der Vorwärtsbewegung ausgetragenen Volumen sicherstellt, und dass die Dämpfungseinrichtung weiters einen mit einem elastischenElement (60, 62) versehenenDruckenergiespeicher (9) aufweist, der in oder an dem Arbeitsraum oder in den Verdränger eingebaut ist, um Druckspitzen im Arbeitsraum kontrolliert zu vermindern.
<Desc / Clms Page number 1>
Liquid pump
The invention relates to a liquid pump with a working space in which a displacer is arranged to be movable back and forth, with inlet and outlet channels in which, controlled by displacement valves, only a forward flow of the liquid takes place, with one for regulating the liquid flow A damping device is provided, one part of which has a fluctuation suppressor which is connected to the outlet duct at a point located downstream of the working space.
A pump with a working chamber in which a reciprocating plunger is arranged has already been known, with check valves being arranged on the inlet and outlet sides. Furthermore, a pressure chamber is provided in the known pump, which is constantly connected to the outlet and is connected to the working chamber at one point. This pressure chamber is under the influence of a spring-loaded check valve.
In the known pump, the sole purpose of the pressure space, which contains an air cushion, is to ensure that the inlet valve is closed by a pressure pulse in the working space.
In a further known pump, a working space with a piston that can be moved back and forth is also provided. The inlet leads to an air chamber which encloses an inlet space that is closed off by a check valve. Below the working space, two chambers are provided which are connected by a line to a space above the inlet space and by a line to a space below an outlet space. Furthermore, an outlet space is provided which is controlled by a check valve and which leads to an outlet line.
During operation there is a circular movement of the liquid in the air chamber and the inlet space, the circular movement being converted into a linear movement along the line which connects the chambers below the working space with the space above the inlet space. This is followed by a renewed conversion of the movement into a circular movement in the chambers below the working space, which is again converted into a straight movement along the line that connects the two chambers with the space below the outlet space and finally the movement is again converted into a circular movement the space below the outlet space and the outlet space.
The sole purpose of this arrangement appears to be to avoid abrupt stopping and re-acceleration of the liquid. The frequent flow conversion and the flow in the individual rooms result in high flow losses.
The aim of the invention is, while avoiding the disadvantages of the pumps mentioned above, to design a pump of the type mentioned at the beginning so that the delivery rate of the pump can be increased in the unit of time over the amount that is due to the volumetric displacement of the pump in the unit of time results.
This is achieved if, according to the invention, the distance between the connection point of the fluctuation suppressor to the outlet channel and the working space is chosen so that a sluggish column of liquid is created in the outlet channel between the working space and the fluctuation suppressor, the length of which increases the delivery rate of the pump compared to that of the displacer ensures the volume discharged during the forward movement, and if the damping device also has a pressure energy storage device provided with an elastic element, which is located in or on the working
<Desc / Clms Page number 2>
space or is built into the displacer in order to reduce pressure peaks in the working area in a controlled manner.
The invention creates a pump that works against a useful gradient that either changes constantly at the installation site of the pump or that differs depending on the installation site of the pump, the solution being able to be made so that no changes are required in the speed of the drive motor and the engine works as economically as possible. Furthermore, the invention makes it possible to achieve a delivery quantity over at least a substantial part of the usable gradient for which the pump is intended, which exceeds the delivery quantity which corresponds to the displacement volume of the displacer, without extraordinarily high pressures occurring in the working space.
This makes it possible to produce the working space and the parts of the drive connected to it with a low weight, which means that savings in manufacture and easier transport can be achieved. Furthermore, water from construction pits u. Like. Be promoted, which also contains solids, without the pump being clogged thereby or the life of the pump would experience a significant reduction due to the abrasive effect of the solids.
Further features of the invention are described on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings. In this Fig. 1 partially in front view and partially in a vertical section along line 1-1 of FIG. 2 a practical embodiment of a pump according to the invention with a single working space, FIG. 2 the pump partially in side view and partially in cross section along line 2-2 of FIG 1 and 3 show a plan view of the pump according to FIGS. 1 and 2.
4 and 5 show, in a partially cross-sectional top view and a side view, respectively, of another practical embodiment of the pump according to the invention with more than two working spaces. Fig. 6 shows partly in an end view and partly in a cross-section along the line 6-6 of Fig. 5, part of the pump. 7, 8 and 9 show in cross section one embodiment of a sealing ring which can be used in the pump, FIGS. 10 and 11 show in cross section another suitable embodiment of a seal. Figure 12 is a graph of the motion function for a portion of the power train and the resulting motion function for the fluid in the metering channel of the pump under various back pressure conditions.
1 to 3 show a practical embodiment of a pump according to the invention with a cylinder.
The pump housing has a main part --10-- with an inlet piece --11-- which has one end - to which a flexible inlet pipe of any desired length can be connected. A substantially cylindrical part is connected to the lower end of the inflow piece - 11 - and forms the side wall of an auxiliary chamber - 13 - and contains two membranes - 14 and 15 - made of elastic material. These membranes are formed on their circumference between a downward-facing, annular seat -16- in the lower part of the chamber -13- and an upward-facing seat on an edge -17- of a dome-shaped sheet metal cover -18- is stuck.
The parts of the chamber --13-- arranged above and below the membrane form two parts
EMI2.1
At the upper end of the inflow piece --11-- an annular inflow chamber --19-- is also provided, which is connected to the end --12-- via channels --20-- (Fig. 1). The inflow piece also has a bearing housing -21- which contains two axially spaced apart bearings -22- in which a drive shaft -23- is mounted.
Above the inflow chamber --19-- the housing is provided with a working space --24--, the enclosure of which consists of a lower part --25-- and an upper part --26--, both of which are essentially cylindrical on the outside . A drain chamber --27-- is arranged above the working space --24--. The superimposed elements of the main part of the housing are held together by tie rods - which are arranged at angular intervals around the circumference of the working space and are provided with threads at their lower ends that are screwed into threaded sockets --29--. These threaded sockets --29-- are designed in one piece with the inflow chamber --19--.
The thread-bearing upper ends of the tie rods carry nuts. --31--, which attack the top of lobes --30--.
A displacer --32-- is arranged in the work area. This has a centrally arranged main part - 33 - which, as shown in plan view, expediently consists of an essentially circular casting made of metal. In the area of its peripheral edge, the main part -33- of the displacer is formed with several recesses -34- (Fig. 3), which together make a penetration through the displacer
<Desc / Clms Page number 3>
Form bypass channel. Between the circumference of the main part --33-- of the displacer and the side wall of the working space there is a sealing ring --35-- made of elastic material, for example rubber.
The inner circumference of the sealing ring is connected to the outer circumference of the main part of the displacer in such a way that sliding movement between these two parts is prevented. This connection is described in more detail below. Likewise, the outer circumference of the sealing ring is connected to the side wall of the working space in such a way that an axial sliding movement between them
EMI3.1
is expediently mounted laterally offset from the top of the motor. In other embodiments, an electric motor can also be used.
These two forms of the drive motor have the highest efficiency at an essentially constant speed or in a fairly limited speed range, which in an internal combustion engine is, for example, between 900 and 1200 rev / min. In the case of an electric motor, which is usually designed as an induction motor, the slip in relation to the theoretical synchronous speed is usually not more than 100; 0, so that in this case too the speed at which a high degree of efficiency is achieved can be viewed as approximately constant or restricted to a narrow range.
Such an engine is connected to the crankshaft via a clutch --370-- which allows a limited rotation between the output shaft --38-- of the engine and the crankshaft. This coupling can consist of two opposing sockets --40 and 41 - which are provided with axially protruding pins --42-- which engage in openings of the respective other socket, with sleeves --43-- made of rubber or a other elastic material are arranged between the sockets.
The output shaft --23-- has an eccentric 44-, which is surrounded by a bearing --45-- which is contained in an eccentric ring --46-- which is designed in one piece with an eccentric rod --47- which is centrally connected at its upper end to the main part --33-- of the displacer.
The bearing housing for the bearings-22, 45- on the eccentric ring is sealed against the inflow chamber-19-. In addition to its attachment to the displacer, the eccentric rod --47-- is also supported and guided by a sealing ring --48--, which with its inner circumference at -49-- in a groove in the eccentric rod and with its outer circumference at --50-- engages in an inward-facing groove that is formed in the inner wall of the inflow chamber.
The upper end of the eccentric rod --47 - is attached to the main part of the displacer with a screw - which is screwed into a threaded socket in the upper end of the eccentric rod.
A shut-off device --52-- in the form of a disc made of rubber or another material is assigned to the displacer. This disc lies over the upper surface of the main part --33-- of the displacer and covers the recesses --34-- located in it. The shut-off device for the displacer is held in its position by its inner circumference engaging in a groove in a socket --54a-- which is provided on the screw --51-- at its upper end.
At the inflow opening --53-- of the working space, a check valve --54-- is provided, which has a ring made of rubber or another elastic material, which on its outer edge between the upper end of the enclosure of the inflow chamber and the lower end of the lower Part - the enclosure of the work area is clamped.
At the outlet --55-- of the working space there is a non-return valve --56-- which also has a ring made of rubber or some other elastic material, which on one of its peripheral edges between the upper end of the upper part --26-- the Enclosure of the work space and the lower end of the enclosure of the discharge chamber --27-- is clamped. These valves - 54 and 55 - prevent fluid from flowing through the working space in the opposite direction. In normal operation of the pump, however, such a flow in the opposite direction does not occur at all, so that these valves remain open at all times. In this position they are shown in FIG.
Due to the inherent elasticity of their material, however, these valves tend to move into the closed position shown in FIG.
A pressure energy storage device is connected to one side of the discharge chamber --27--, which is designated as a whole with --9--. This memory is provided with an expansion chamber in the form of a radially protruding sleeve --57--, at the outer end of which a plug --58-- is provided and the
<Desc / Clms Page number 4>
is formed with several holes --59-- between its ends.
The flow of liquid through the holes --59 - is controlled by an outer body made of elastic material in the form of a composite sleeve. This has an elastic element -60- in the form of an inner sleeve -60- which extends over the entire length of the metal sleeve -57- formed with the holes and is hermetically tightly clamped at its ends by means of a clamping ring -61- is.
The outer part of the assembled sleeve is formed by several elastic elements --62-- in the form of rings, which are made of rubber or the like and are under tension, because their inner diameter in the unstressed state is smaller than the outer diameter of the sleeve - -60--. The metal sleeve --57-- forms a positive stop for the rings --62-- and the sleeve --60-- so that these parts are held in the position shown while the rings --62 - are in a state of tension are located.
Until the fluid pressure in the expansion chamber exceeds a predetermined value at which a counter-tension is generated in the rings --62-- which exceeds the value of their pre-tension, the rings --62-- and the sleeve --60-- will not expanded so that no liquid can flow out of the holes --59-- and the volume of the expansion chamber remains unchanged. The value at which the effective volume of the expansion chamber increases is determined by the number, dimensions and material of the rings --62--. This value can therefore easily be changed by replacing the rings --62-- with rings of different dimensions or made of a different material, or by using a different number of rings --62--.
Instead of an expansion chamber, another compressible device can be assigned to the displacer or the working space, for example a pretensioned elastic body in the eccentric rod --47-- or the displacer --32--.
EMI4.1
--27-- is U-shaped. Its lower leg -64- has an opening -65- which corresponds to a corresponding opening in the cover -18- so that this tube is in communication with the lower fluctuation suppressor chamber -13b-.
The free end --66-- of the pipe can be connected to a flexible supply pipe with a clamping ring.
Furthermore, the outlet duct - 63 - forms part of a frame for the pump as a whole. For this purpose it carries support plates --67 and 68 - made of metal (Fig. 3), on which the drive motor --36 - is mounted. One of these plates --67-- is provided at its outer ends with downwardly protruding foot parts - -69-- which, in combination with the transversely extending plate --70--, provide a three-point support of the pump as a whole on the floor or another bearing surface.
The parts -67, 68 and 70- can be attached to the lower leg -64- of the outlet channel -63- by welding or in some other way.
The membranes - 14 and 15 - consist of separate pieces of elastic material, for example rubber. They are clamped around the circumference between the seats already mentioned with tension screws, which are indicated at --71-- (Fig. 1). The diaphragms can only be in contact with one another or connected to one another or combined into a common single diaphragm common to the two fluctuation suppression chambers.
Depending on the desired flow rate, the pump can be manufactured in different sizes. Characteristic values for an exemplary embodiment are given below:
EMI4.2
<tb>
<tb> Speed <SEP> of the <SEP> drive shaft <SEP> 900 <SEP> to <SEP> 1200 <SEP> rev / min
<tb> Stroke <SEP> of the <SEP> displacer <SEP> 13 <SEP> mm
<tb> Diameter <SEP> of the <SEP> outlet channel <SEP> 41 <SEP> mm
<tb> Total length <SEP> of the <SEP> outlet duct <SEP> 762 <SEP> mm
<tb> Stiffness <SEP> of the <SEP> membranes -14, <SEP> 15- <SEP> taken together <SEP> 1, <SEP> 27 <SEP> kg / cm2 / cm3 <SEP> the
<tb> (displacement <SEP> as <SEP> function <SEP> of the <SEP> pressure <SEP> in <SEP> of the <SEP> change <SEP> of the <SEP> chamber volume
<tb> fluctuation suppression chamber)
<tb> Delivery rate <SEP> of the <SEP> pump <SEP> (approximate values <SEP> according to <SEP> 18 <SEP> 200 <SEP> l / h <SEP> at <SEP> the <SEP> delivery head <SEP> Zero,
<tb> the <SEP> area <SEP> of the <SEP> head) <SEP> 10 <SEP> 000 <SEP> l / h <SEP> with <SEP> a <SEP> head
<tb> (suction <SEP> plus <SEP> pressure height) <SEP> from <SEP> 18, <SEP> 3 <SEP> m
<tb>
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
<tb>
<tb> Stroke volume <SEP> of the <SEP> displacer <SEP> per <SEP> time unit <SEP> with <SEP> the
<tb> mean <SEP> speed <SEP> of the <SEP> drive shaft <SEP> 7300 <SEP> l / h.
<tb>
How the pump works is described below:
In FIG. 12, curve-a-represents the speed of the displacer plotted on the ordinate as a function of the time plotted on the abscissa (or the crank angle).
It is assumed that the point in time at which the displacer is currently at rest.
This point in time is shown in Fig. 12 by the intersection of the curve --a-- with the horizontal axis at
EMI5.2
Liquid through the openings --34--.
The flow rate of the liquid is shown in Fig. 12 by the curve --b-- for a low delivery head and by the curve --c-- for a large delivery head. These curves correspond to typical borderline cases for the delivery head of the pump.
If the speed of the displacer in the conveying direction is just higher than the speed of the liquid, the shut-off device --52-- of the displacer closes automatically because the pressure on the outflow side of the displacer is higher than on the inflow side. This point in time is shown in Fig. 12 by point-Bi-of curve-b- and point -B2- of curve -c-. For the sake of simplicity, these points are indicated at the intersection points of the curve --a-- with the curve -b or c-- and not to the right of these intersection points, which would correspond to the actual closing time of the shut-off element - 52 -.
To the right of the left-hand pair of points Bil Bz--, the speed of the liquid drops slightly because the sealing ring of the displacer and the shut-off device have a certain elasticity and can therefore be compressed. Therefore, a small amount of energy is first used to elastically deform these parts. This amount of energy is not available for increasing the flow velocity or the kinetic energy of the liquid. Energy is stored in the expansion chamber above a predetermined pressure. This is desirable because it reduces the acceleration of the liquid and avoids the build-up of pressures as high as would be obtained without the expansion chamber.
As a result, the working parts, namely the enclosure of the working space, the displacer, the shut-off element assigned to it, and the power transmission can be designed easily.
Then the velocity of the liquid increases and finally reaches a peak at -CC. C -.
Without an expansion chamber, these peaks would appear at the closest intersection of curves --b and c- with curve --a-- i.e. H. due to the higher acceleration of the liquid from points - D i, D: -. As a result of the energy stored in the expansion chamber and its return to the
EMI5.3
displacer delivered per unit of time in an amount that is greater than the difference between the flow rate in the mass duct --63 - and the now lower displacement of the displacer per unit of time. The shut-off element --52-- of the displacer therefore remains closed.
The point in time at which the acceleration of the liquid in the working space ceases is shown in Fig. 12 by the peaks Ci and C 2-- of the curves --b and c-. At this point the shut-off element --52-- of the displacer is opened so that the liquid can pass through the openings --54-- in the conveying direction. This flow in the conveying direction continues at a decreasing speed until points --B 1 and B 2 - are reached again in the next work cycle.
During this work cycle, each fluctuation suppression chamber --13a, 13b-- is cyclically absorbed and dispensed.
The fluctuation suppressors have two functions. Firstly, they reduce the fluctuations in the amount in which liquid enters and exits the pump at the inflow and outflow pipe per unit of time, so that, ideally, the flow rate on the inflow side of the fluctuation suppression chamber-13a-and on the outflow side of the fluctuation suppression chamber --13b-- is constant and according to the lines --b1. cl- in Fig. 12 corresponds to the average or equivalent constant flow rate based on the curves --b, c--.
Second, these chambers partially shield the outlet channel from the inertia effects of liquid columns that are approximately present on the inflow side of the fluctuation suppression chamber --13a - and the outflow side of the fluctuation suppression chamber --13b -, so that the working space --24--, the displacer --32--. whose shut-off element --52- and the expansion chamber interact with a mass body, the length of which is at least approximately determined and not completely indeterminate.
<Desc / Clms Page number 6>
Taking into account the other operating parameters, namely the speed of the drive motor, the output power, the torque, the suction and pressure height, this length can then be selected in such a way that optimal results are achieved.
The fluctuation suppressor chamber-13b- receives liquid from the flow path when the flow rate is larger than the equivalent stationary amount, i.e. H. when the curves --b and c-- lie above --b1 and C2-- respectively. It releases liquid to the flow path when the flow rate is less than the equivalent steady-state flow rate, i.e. H. when the curves --b and c- are below - -b1 and cl - respectively.
The fluctuation suppressor chamber --13a-- works in phase opposition to the pulse suppressor chamber --13b--. It releases liquid into the flow path when curves --b and c-- over --b1
EMI6.1
The outlet channel is selected so that it is greater than a minimum value at which the flow velocity in the outlet channel would just drop to zero at the minima of the curve --c-- when the suction and pressure levels are maximum and the engine speed is minimum is. On the other hand, the length of the exhaust duct is smaller than a maximum value at which the limit or breakdown torque of the motor is exceeded.
A certain value is given here for the length of the outlet channel, for example, but it should be mentioned that at pressures up to about 7 kg / cm, the optimal value of the length of the mass channel is the total delivery head (this includes the suction head at the inlet of the pump, the pressure head to the
Discharge of the pump and the frictional resistance in the pump) is proportional, the difference between the maximum speed and the minimum speed of the liquid flow in the mass channel itself is inversely proportional, and the working frequency (speed of the drive shaft) is inversely proportional.
The fluctuation suppressors do not, however, need to completely eliminate the cyclical displacements of the flow rate and the pressure on the inflow side of the liquid, and neither do they do so. However, they can be designed in such a way that they eliminate these fluctuations in flow rate and pressure insofar as they are undesirable, for example would lead to a lateral movement of a flexible inlet pipe. An important design feature is that the working space is connected to the outlet channel in the vicinity of the inflow-side fluctuation suppressor, so that the inertia of the part of the liquid body lying on the inflow side of the displacer is reduced in the outlet channel and cavitation effects are reduced to a minimum.
If an excessively high pressure occurs in the outlet channel, for example because its outlet is blocked, the pressure increase in the lower fluctuation suppression chamber at the downstream end of the outlet channel causes the two membranes - 14 and 15 - to be elastically deformed into the position shown in FIG is indicated by dash-dotted lines. This closes the inflow at the end --12 - and prevents further entry of liquid.
As a further safety measure, the sleeve -60-- and the rings -62-- expand, which reduces the internal pressure in the pump. These parts could optionally be arranged in such a way that they allow the liquid to escape using a clamping ring --61-- which can expand itself at a predetermined pressure so that the sleeve --60-- under these conditions radially from the metal sleeve --57--.
The expansion chamber is an embodiment of a usable pressure energy store or a compressible device. It is biased so that it does not begin to absorb energy from the liquid until the pressure at the point where the expansion chamber is located is above one predetermined value. This value is not critical. Satisfactory results are obtained when it is two to two and a half times as large as the value of the maximum pressure head.
The expansion chamber is preferably arranged as close as possible to the displacer --32--. so that the liquid mass loading of the displacer and thus the peak voltages of the displacer and the parts assigned to it are as small as possible.
The displacer does not need to move in the longitudinal direction of the working area. It could also be arranged in such a way that it forms part of the lateral delimitation of the working space and moves laterally to it. In this case the liquid would be parallel to the inward facing one
<Desc / Clms Page number 7>
Surface of the displacer and not flow from one side of it to the other. In this case, the shut-off element for the displacer would preferably be on the inflow side of the displacer at the inflow of the working chamber.
In the pump shown in FIGS. 4 to 6, corresponding parts are given the same reference numerals as in FIGS. 1 to 3 with the prefix l, i.e.. H. designated from 110 to 200.
With regard to the corresponding parts, the above description also applies to the embodiment according to FIGS. 4 to 6. The differences in construction and mode of operation are listed below.
Instead of a single working space, this pump has two working spaces --124 - to which certain parts are assigned in common, namely the inner parts of the enclosures and the bearing housings --121a, 121b-- for receiving the bearings --122a, 122b-- for the Drive shaft --123--, the eccentric --144-- and the bearings --122 and 145--.
Provided below the two working spaces is an inflow connection piece --112-- which is assigned to both of them and which is connected in one piece to an inflow channel part --173- with a U-shaped cross section. This part - 173-- is separated from the inflow chambers --119-- by grids --174--, which prevent solid particles above a predetermined size from entering the inflow chambers and the working spaces.
Each working space --124 - contains a displacer and a shut-off device assigned to it in accordance with the above description with reference to FIGS. 1 to 3 and has an inlet and an outlet, each with a check valve. The displacers are each connected to a common eccentric --144-- by an eccentric rod --147--.
The displacers of the two work spaces thus move in phase opposition to one another.
EMI7.1
--127-- areThe pipe --178-- has a larger diameter than the outlet channels, for example a diameter of 76 mm, while the diameter of the outlet channels can be 51 mm.
Expansion vessels are connected to the drainage pipes above the assigned outlet channels.
These have sleeves provided with holes, which are surrounded by composite sleeves --162-- made of rubber or some other elastic material. The outer parts of these composite sleeves consist of a number of rubber rings, as already described with reference to FIGS. 1 to 3.
Together with cross members --179,180 - the outlet channels --163-- form a frame that holds the
EMI7.2
--136 - and Fig. 4 for the sake of clarity is only shown in outline in dash-dotted lines. For this purpose, the ground duct pipes have fastening blocks --163a-- at their front ends. One cross-link --179-- is provided with stub axles --181-- on opposite sides, on each of which an impeller -182-- is mounted. At the front end of the frame, a coupling rod or a handle can be attached to the drain pipe --178 -.
During operation, liquid enters the inflow nozzle --112-- and through the U-shaped channel - -173-- and the grid or sieve plates into the inflow chamber parts --119--.
The liquid flows through each of the working spaces and displacers in one direction in the manner already described for the embodiment according to FIGS. 1 to 3.
In the drainage pipe --178--, liquid is discharged from the two branches that are formed by the outlet channels --163--.
Each outlet channel acts as a fluctuation suppressor for the other outlet channel. A similar suppression of fluctuations takes place in the inflow chamber --184 - via which the two chambers are connected to one another.
The average or equivalent steady-state flow rate of the liquid in the drain pipe -178- consists of two components, each of which originates from one of the outlet channels, the average or equivalent steady-state flow rate of which is represented in Fig. 12 by the line --bl or cl-- - is set and depends on the delivery head of the pump.
If, therefore, the curve --b or c- lies above the line -bl or cl -, the component of the one outlet channel effectively has a negative value compared to the line or c1--, although in this outlet channel the liquid is further in the conveying direction flows. This negative value or reduced value is determined in the drain pipe --178 - by the value that occurs simultaneously in the other outlet channel
<Desc / Clms Page number 8>
The positive excess, which is represented by the parts of the curve --b and c-- lying above the lines - bi and c - is balanced.
Similar conditions prevail on the inflow side of the displacers, at the point at which the common inflow chamber --184-- is in connection with the inflow chambers --119-- and the working spaces --124--. Each working space acts as a fluctuation suppressor for the other, so that the total length of the ground channel is approximately shorter than in the embodiment according to FIGS. 1 to 3.
The construction of the displacer shown in FIGS. 2 to 4 is now considered in more detail. The central main part --32 - of the displacer has such a diameter that there is only a relatively small gap between its outer circumference and the side wall of the working space enclosed by the upper part - 25 - and the lower part - 26 - .
The gap --32a-- is filled by the sealing ring --35--, which is axially immovable on the circumference of the central main part --32-- and the outer wall of the working space, i.e. H. is held unable to slide in contact.
In the in Fig; 7 to 9 is for this purpose in the circumference of the central main part of the displacer -32-a --32-- a groove --32b-- is formed, which receives the inner edge of the sealing ring --35--.
In a similar way, the outer edge of the sealing ring --35 - is held so that it cannot slide on the side wall of the working space, in that the upper part --26 - and the lower part --25 - of the working space enclosure are designed so that they together form a groove - 25a-- form.
The width of each groove - 32b or 25a - is somewhat smaller at its base in the axial direction of the displacer than the corresponding width of the inner peripheral surface - 35a - or. the outer circumferential surface --35b-- of the sealing ring when it is in the untensioned state according to FIG. 7, or as the width of this surface when the ring is radially compressed. As a result, sliding between each of these surfaces --35a, 35b - and the displacer or the working space wall is prevented in a form-fitting manner in that the sealing ring rests against the lateral boundary surfaces of the groove in question.
EMI8.1
--32cNut --25a--.
The radial distance between the bottoms of the two grooves is dimensioned so that the sealing ring is compressed radially. Depending on the size of the axial displacement of the displacer and the axial pressure exerted by the liquid during operation of the pump, which the sealing ring is intended to withstand, the amount by which the sealing ring is radially compressed can be selected differently.
It is assumed that good results are achieved in most cases if the radial approach
EMI8.2
material of the sealing ring are distributed.
As a result of the radial compression, the end faces --35c and 35d - of the sealing ring are convexly curved, as shown in cross-section in FIGS. 8 and 9.
The lateral boundary surfaces -25b, 25c and 32c are also advantageously convexly curved.
Preferably, at least one surface of each pair of surfaces, which consists of a lateral boundary surface of the groove and the opposite edge of the sealing ring, is convexly curved so that the sliding movement occurring when these surfaces come into contact is reduced to a minimum.
Such contact occurs, for example, between surfaces --35c and 32c-- on the top of the sealing ring and between surfaces --35d and 25c-- on the underside of the sealing ring when the displacer --32-- moves to the lower end of its Hubes has moved so that the center plane - compared to the reference plane --35f - is deflected by an angle of 170, for example.
The use of diverging and preferably convexly curved surfaces for both the lateral boundary surfaces of the grooves and the end surfaces of the sealing ring leads to the extent to which the deflection of elementary cubes of the ring material is the amount by which the deflection of elementary cubes of the ring material is at a deflection angle, hereinafter referred to as the basic deflection angle, between the mentioned center plane and the reference plane Exceeds the basic deflection, is reduced to a minimum. Each of these elementary cubes is bounded by areas that are generally to the peripheral surface and the upper and
<Desc / Clms Page number 9>
parallel to the lower face of the ring and two surfaces generally parallel to the plane of section through the ring shown in Figures 7-9.
The design now to be described and shown in FIGS. 8 and 9 reduces the deflection of the elementary cube to a value which is not more than twice as large as the basic deflection angle. This contributes considerably to a satisfactory service life of the sealing ring. The stresses that occur are preferred
Shear stresses.
The sealing ring can consist of natural or synthetic rubber or of a synthetic resin with similar elastic properties.
In the embodiment shown in FIG. 10, parts which correspond to those already described are denoted by the same reference numerals with the number 2 offset.
In this case the sealing ring --235-- consists of two ring parts --235n and 235p-, the radial width of which is so small compared to its axial thickness that the stress caused by the axial movement of the displacer is predominantly a shear stress. In the embodiment shown, the ratio of the radial to the axial dimension is approximately 1: 2. The ring is also compressed radially.
Both ring parts are connected with an intermediate ring --235t-- made of metal. The parts --235n and 235p - can indeed be connected in one piece with holding parts that penetrate the neck parts, as will be described below, but in a preferred arrangement, further metal rings --235r and 235s - are provided on the inner and outer surfaces of the rings which are each connected to one of the ring parts and 235p--. The grooves - 232b and 225a - are dimensioned so that they receive the metal rings - 235r and 235s - in a press fit.
The metal rings can also be held with retaining elements formed thereon, for example with threaded bolts that penetrate the bores in the central main part of the displacer and in the side wall of the working space, these bores being closed at their outer end with sealing rings and nuts that are held by the bolts be worn.
In the form of the sealing ring shown in FIG. 11, parts that correspond to those described above with reference to FIGS. 7 to 9 are denoted by the same reference numerals, with the number 3 in front --335g-- and two holding parts - 335h and 335j--, which are received in grooves --332b and 325a-- of the displacer or the side wall of the working space.
These holding points are complementary to the two grooves mentioned and are just as large or slightly larger than the grooves, so that each holding part assumes the shape of the groove when the ring is arranged in the radially compressed state between the side wall of the working space and the displacer.
The middle part of the ring is connected in one piece to the retaining elements by neck parts --335k and 3351-. These have a smaller thickness in the axial direction of the working space than the middle part and the holding parts.
The ring is designed with grooves which are axially or approximately axially aligned with the neck parts and have opposite side surfaces, of which there are thus four pairs - 335m, 335n, 335q, 335r, 335s, 335t, 335u--.
EMI9.1
Movement between the displacer and the side wall of the working space are mainly subject to shear.
In Fig. 11, although it is shown for the sake of clarity that the opposing surfaces of each pair of surfaces - 335m to 335u - are spaced apart, it should be understood that in practice these surfaces are pressed together by the radial compression of the ring be brought into contact. At least one surface of each of these pairs is preferably convexly curved so that when they come into contact with the counter surface there is rolling contact between the central part --335g - of the ring and the holding parts --335h and 335j -.
The middle part is thick enough to withstand the bending stress due to the pressure difference between the top and bottom of the sealing ring.
The groove --325a-- is undercut in cross section; if necessary, both grooves can also have this shape. Furthermore, in the unstressed state, the radial dimension of the holding part assigned to the groove --335j-- can be larger than that of the groove itself, so that this holding part is pretensioned when it is inserted into this groove by radial compression. The retention of the ring on each holding part can be improved by sealing the ring with the metal of the displacer or the
<Desc / Clms Page number 10>
Side wall of the work space is connected.
The ring shown in FIGS. 7 to 9 and 11 is held satisfactorily in the grooves of the displacer and the side wall of the working space against displacement from the grooves under the pressure of the conveying medium and this is supported, but understood, by the radial compression of the sealing ring it is that the sealing ring can be connected to the bottom of each of the grooves.
The sealing rings described above can be used between the displacer and the side wall of the working space and between the eccentric rod --47 - and the circumference of the recess at the lower end of the working space.
In the latter case, the sealing ring also provides a certain lateral support for the eccentric rod. In combination, both sealing rings are able to cope with any lateral thrust that occurs during operation of the pump on the displacer and the power transmission.
PATENT CLAIMS:
1. Liquid pump with a working space in which a displacer is arranged to be movable back and forth, with inlet and outlet channels in which, controlled by displacement valves, only a forward flow of the liquid takes place, a damping device being provided for regulating the liquid flow, one part of which has a fluctuation suppressor, which is connected to the outlet channel at a point located downstream of the working space, marked by the fact that the distance of the connection point of the fluctuation suppressor to the outlet duct (63, 163) from the working space (24, 124) is selected in such a way is that in the outlet channel (63, 163) between the working space (24) and the fluctuation suppressor (13b, 15)
a sluggish liquid column is created, the length of which ensures an increase in the delivery rate of the pump compared to the volume discharged by the displacer (32) during the forward movement, and that the damping device also has a pressure energy store (9) provided with an elastic element (60, 62), which is in or is built into the working area or in the displacer in order to reduce pressure peaks in the working area in a controlled manner.