<B>Vorrichtung mit einem Zylinder und einem darin bezüglich des</B> Zylinders axial beweglichen <B>Organ.</B> Es sind Vorrichtungen, z. B. Pumpen, Kompressoren usw., bekannt, welche einen Zylinder und ein darin bezüglich des Zylin ders axial bewegliches Organ aufweisen, das derart ausgebildet ist, dass es in der einen Bewegungsrichtung als Förderkolben und in der andern Bewegungsrichtung als Durchlass- ventil wirkt. Diese Wirkungsweise wurde bis her in der Regel mit Hilfe von Manschetten erreicht, welche an die Innenfläche des Zylin ders anliegende, nachgiebige Lippen aufwei sen,
oder mit Hilfe von eigentlichen, mit dem Kolben zusammengebauten Ventilen. Die Pra xis hat aber gezeigt, dass solche Vorrichtungen entweder nieht immer einwandfrei arbeiten oder dann verhältnismässig komplizierten Aufbau haben.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung dieses Übelstandes und betrifft eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art, welche sich dadurch auszeichnet, dass ein an der Innenfläche des Zylinders anliegender Dichtungsring um einen Kolbenkörper und zwischen zwei Anschlägen des letzteren in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, welche Anschläge als Mutnehmer für den Dich tungsring dienen, und von denen der eine einen Durchlass bildet, welcher unter axialem Anliegen des Dichtungsringes an diesem Mit i nehmer abgesperrt bzw. durch diesen Ring freigelegt ist, wenn der Kolbenkörper in der einen bzw.
der andern Richtung axial gegen über dem Zylinder bewegt wird. Mehrere Ausführungsformen des Erfin, dungsgegenstandes sind rein beispielsweise in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen:
Fig.1 einen Längsschnitt durch eine Pumpe in einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 einen analogen Schnitt durch einen Teil einer Pumpe anderer Ausbildung, Fig. 3 einen teilweisen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 eine Detailvariante der Pumpe nach Fig. 2, Fig. 5 dasselbe teils in Seitenansicht, Fig. 6 einen Teil einer weiteren Ausfüh- rungsform einer Pumpe im Längsschnitt,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Flüs sigkeitspumpe wieder anderer Ausbildung und Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine Vor richtung mit einem hydraulisch oder pneu matisch betätigbaren Organ, das als Förder- kolben und als Durchlassventil dient.
Gemäss Fig.1 ist ein Kreiszylinder 10 nahe bei seinen Enden mit Anschlussstutzen 11 und 12 versehen. Das eine Ende des Zylinders 10 ist durch eine mit letzterem ein Stück bil dende Wand und das andere durch einen Deckel 13 verschlossen. Der letztere weist eine zentrale Führungsausnehmiung 14 auf, durch welche eine Kolbenstange 15 längsverschieb bar hindurchgeht. In einer Umfangsrille der Führungsöffnung 14 befindet sich ein Dich tungsring 16, welcher gegen die Aussenfläche der Stange 15 anliegt.
Das sich im Innern des Zylinders 10 befindende Ende der Stange 15 ist fest mit einem Kolbenkörper 17 in Ver bindung, der zwei Flansche 18 und 19 in eini gem Abstand voneinander aufweist. Der eine Flansch 19 reicht. bis zur Innenfläche des Zy linders 10 und dient als Führungselement für den Kolbenkörper im Zylinder. Der andere Flansch steht von der Innenfläche des Zylin ders zurück, so dass zwischen dem Umfang des i Flansches 18 und der innern Zylinderfläche ein ringförmiger Durchlass 20 vorhanden ist.
Zwischen den beiden Flanschen 18 und 19 und -tun den Körper 17 herum ist ein Dich tungsring 21 angeordnet, der gegen, die Innen ; fläehe des Zylinders 10 anliegt und aus ela stisch nachgiebigem Material, vorzugsweise Gummi oder dergleichen, besteht. Im unge- spannten Zustand ist.
der grösste Umfang des Ringes 21 etwas grösser als der Umfang der i innern Zylinderfläehe. Der Ring ist daher etwas zusammengedrückt und unter dem Ein fluss seiner Elastizität gegen die Zylinder wandung angepresst. Der Querschnitt des ge zeichneten Dichtungsringes 21 ist kreisförmig, doch könnte er auch eine andere Form haben.
In den Körper 17 sind zwei radial verlaufende Bohrungen 22 eingearbeitet, die einerseits zwischen den beiden Flansehen 18 und 19 aus münden und anderseits mittels einer axialen Bohrung 23 mit dem an diejenige Stirnseite des Körpers 17 grenzenden Raum 24 verbunden sind, die den grösseren Flansch 19 aufweist.
Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der beschriebenen Pumpe ist wie folgt Wenn die Teile sich in der dargestellten Lage befinden und die Stange 15 gemäss dem Pfeil P verschoben wird, so bewegt sich auch der Kolbenkörper 17 mit seinen Flanschen 18 und 19 in der gleichen Richtung bezüglich des i Zylinders 10, der als stillstehend angenommen wird. Der Flansch 18 dient hierbei als Mut nehmer für den Dichtungsring 21. Zufolge der erwähnten Pressung des Ringes 21 auf die Innenfläche des Zylinders herrscht zwischen i dem Ring 21 und dem Zylinder eine gewisse Reibung, die bewirkt, dass der Ring 21 beim Bewegen des Kolbenkörpers, gemäss dem Pfeil P, in axialer Richtung an den Flansch 18 an- gedrückt. wird.
Hierbei sperrt. der Diehtungs- ring 21 den Durchlass 20 ab. Ein im Raum 24 des Zylinders vorhandenes Medium wird somit durch das Organ 17, 21 aus dem Stutzen 12 gefördert und kann nicht in den andern Raum 25 des Zylinders entweichen, während durch den Stutzen 11 ein neues Quantum des Mediums in den Raum 25 eingesaugt wird. Das Organ 17, 21 wirkt demnach als Förder- kolben.
Bewegt man hierauf die Stange 15 in der entgegengesetzten Richtung, so macht der Körper 17 diese Bewegung sofort mit, wäh rend der Dichtungsring 21 zufolge Reibung mit der Zylinderwand zunächst in seiner vorher eingenommenen Lage im Zylinder ver harrt. Schliesslich kommt der Flansch 19 zum Anschlag am Ring 21 (strichpunktierte Linien), worauf der Ring durch diesen Flansch 19 mitgenommen wird. Der Durehlass 20 wird schon zu Beginn der Rückwärtsbewe gung des Kolbenkörpers 17 freigelegt, so dass das im Zylinderraum 25 vorhandene Medium durch den Durchlass 20 und die Bohrungen 22 und 23 in den andern Zylinderraum 24 überströmen kann.
Das Organ 17, 21 wirkt demzufolge jetzt nicht. als Förderkolben, son dern als Durchlassv entil.
Wenn man den Kolbenkörper 17 wieder in Richtung des Pfeils P verschiebt, kommt nach verhältnismässig kurzem Weg der Flansch 18 wieder zum Anschlag mit. dem Dichtungs ring 21, um denselben mitzunehmen, wobei wieder der Durchlass 20 abgesperrt wird.
Bei jeder Bewegung des Organs 17, 21 in Richtung des Pfeils P findet demnach im Zylinderraum 25 eine Saugwirkung und im Zylinderraum 24 eine Druckwirkung statt, was ermöglicht, die beschriebene Pumpe wahl weise sowohl. als Saugpumpe oder als Druck pumpe oder beides zugleieh zu verwenden. Es kann z. B. ein an den Stutzen 11 angeschlos senes Gefäss leer gepumpt oder ein an den Stutzen 12 angeschlossenes Gefäss vollgepumpt werden, wobei das geförderte Medium gasför mig oder flüssig sein kann. Zweckmässiger weise sind in die Leitungen von den Stutzen 11 und 12 zu den genannten Gefässen Rück- schlagventile eingebaut.
Soll die Pumpe nur zum Verdichten von Luft, beispielsweise als Pumpe für Luftreifen, dienen, so kann die Dichtung 16 um die Kolbenstange 15 wegge lassen und im Deckel 13 eine Ansaugöffnung vorgesehen werden. Ist die Dichtung 16 aber einwandfrei, so lässt sich die Pumpe als Vakuumpumpe gebrauchen. Selbstverständlich sind alle bekannten Anwendungen von Kolben pumpen und Kompressoren möglich.
Es ist auch möglich, das. äussere Ende der Stange l ä festzuhalten und dafür den Zylin der 10 axial beweglich zu machen. Ferner lässt sich die Vorrichtung zur pneumatischen oder hydraulischen Steuerung von irgendwelchen 1)ewegliehen Teilen benützen.
Die Querschnittsform von Zylinder- und Kolbenkörper ist vorzugsweise kreisförmig, kann aber auch oval oder rechteckig sein usw.
Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Aus führungsvariante ist der Kolbenkörper 17a als verhältnismässig dünnwandiger Hohlkör ner ausgebildet, der auf das eine Ende der Stange 7 5 aufgepresst ist. Auch hier befindet sieh der Diehtungsrnng 21 zwischen zwei Flan schen 18a. und 19a, die Bestandteile des Kol benkörpers bilden.
Der eine Flansch 19a trägt einen zylindrischen Rand 26, welcher mit ver hältnismässig geringem Spiel im Zylinder 10 geführt ist. Ferner ist dieser Flansch gegen sein Zentrum hin mit einigen Durchlassöff- nungen 27 versehen, welche die Funktion der Bohrungen 22 und 23 des ersten Beispiels aus üben. Der andere Flansch 18a reicht, im Ge gensatz zum ersten Beispiel, teilweise ebenfalls bis zur Zylinderwandung, ist aber an seinem Umfangsrand mit Kerben 28 versehen, die als Durchlässe dienen, welche durch den Dich tungsring 21 abgesperrt werden können.
Ein Absperren der vorher erwähnten -Öffnungen 27 durch den Ring 21 ist nicht möglich. Aus Fig.2 geht. ferner deutlich hervor, dass beim Plansch 18a der Mantelteil 29 des Kolben körpers näher bei der Wandung des Zylinders 10 liegt als der übrige Mantelteil 30, 31 zwi schen den beiden Flanschen 18a und 19a. Der l"bergang zwischen den beiden Teilen 29 und 31 verschiedenen Durchmessers erfolgt mittels eines trichterförmigen Mantelteils 30, der im gezeigten Beispiel kegelig ist.
Die Vorrichtung nach Fig. 2 und 3 wirkt gleich wie die in Fig.1 dargestellte Pumpe. Es kommt lediglich noch hinzu, dass beim Bewe gen des Körpers 17a in Richtung P der Dich tungsring 21 über den Mantelteil 30 auf dem Mantelteil 29 hinaufgleitet oder rollt und dann durch diesen Teil 29 zusätzlich gegen die Wandung des Zylinders 10 gepresst wird.
Wenn- der Ring 12 in Berührung mit dem Flansch 18a ist, wird eine noch sicherer wir kende Abdichtung zwischen der Zylinderwan dung und dem Kolbenkörper 17a erreicht, welche selbst höchsten Drücken standhält, wo bei die Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Organs 17a, 21 zur Erzielung einer einwandfreien Abdichtung beiträgt.
Die in Fig. 4 und 5 veranschaulichte Aus führungsform unterscheidet sich von der so eben beschriebenen nur dadurch, dass der Dichtungsring 21a quadratischen Querschnitt und der eine Flansch 19b des Kolbenkörpers 17b eine andere Formgebung aufweist.
Dieser Flansch ist in seiner äussern Umfangspartie mit mehreren Ausbuchtungen 32 versehen, die einen etwa wellenförmigen Verlauf des Um fangrandes des Flansches verursachen. Da durch wird bewirkt, dass der Flansch 19b trotz seiner verhältnismässig kleinen Materialdicke über eine grössere Strecke in axialer Richtung mit der Wandung des Zylinders 10 in Berüh rung steht, wodurch eine bessere Führung des Kolbenkörpers im Zylinder gewährleistet ist als im Falle eines ebenen Flansches.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungs variante kann der Flansch 19 bzw. 19a bzw. 19b mit vom Umfangsrand ausgehenden, etwa radialen Aussparungen versehen sein, ähnlich, wie es in Fig.3 für den Flansch 18a gezeigt ist. Dann sind die Bohrungen 22 und 23 bzw. die Löcher 27 überflüssig.
Gemäss Fig.6 besteht der Kolbenkörper <B>17e,</B> ähnlich wie beim ersten Ausführungsbei spiel, aus einem vollen Stück. Der Unterschied gegenüber Fig.1 liegt hauptsächlich darin, dass der eine Flansch 18c eine verhältnismässig grosse axiale Dicke aufweist, um dadurch eine gute Führung des Kolbenkörpers im Zylinder 10 zu erzielen. Während bei allen vorherigen Ausführungsbeispielen der Flansch 19 bzw. 19a bzw. 19b als Führungselement benutzt wird, ist es hier der andere Flansch<B>18e,</B> wel cher mit durch den Dichtungsring 21 absperr baren Durchlässen versehen ist. Die letzteren sind hier durch Bohrungen 33 gebildet.
Auch ist beim Planseh <B>18e,</B> ein Teil 29 der Mantel fläche des Körpers 17c stärker der Wandung des Zylinders 10 genähert als im übrigen Teil zwischen den beiden Flanschen 18c und<B>19e,</B> um eine zusätzliche Pressung des Dichtungs ringes 21 an die Wandung des Zylinders 10 herbeizuführen, wenn der Körper 17c in Fig. 6 nach rechts bewegt wird.
Während bei den bisher gezeigten Beispie len immer derjenige Mitnehmerflansch, wel cher die absperrbaren Durchlassausnehmungen aufweist oder freilässt, der Kolbenstange 15 zugewendet ist, zeigt Fig. 7 eine Ausführungs form einer Pumpe, bei welcher das Organ 17d, 21 umgekehrt angeordnet ist. Beim Ziehen der Stange 15 nach oben wirkt das Organ als Förderkolben, während es beim Stossen der Stange 15 nach unten als Durchlassventil ar beitet. Auf der Saugseite der Pumpe ist ein Rüekschlagventil 34 angeordnet.
Diese Pumpe ist sowohl als Saug- und Schöpfpumpe für Flüssigkeiten als auch zur Erzeugung eines Vakuums in Behältern usw. geeignet.
Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung, bei welcher der Kolbenkörper 17e mit Hilfe eines Druckmediums verschoben werden kann. Zu diesem Zwecke ist der Kör per an beiden Stirnseiten mittels Stangen 15e und 15f je mit zwei zusammenhängenden Kol benscheiben 35 verbunden, die ebenfalls im Zylinder 1.0 axial verschiebbar sind und an ihrem Umfang je einen Dichtungsring 36 tra gen. Zwischen den beiden Scheiben 35, die am freien Ende der Stange 15e bzw. 15f vor handen sind, ist ein Schmiermittel 42 einge füllt, das zur Schmierung der Innenfläche des Zylinders 10 dient. Es könnte auch ein mit Schmiermittel getränkter Docht usw. zwischen den Scheiben 35 untergebracht sein.
Der Zy linder 10 ist an seinen beiden Enden je durch einen Deckel 37 abgeschlossen, welcher einen in den Zylinderraum hineinragenden An schlagzapfen 38 aufweist, der zum Begrenzen der Bewegung der benachbarten Kolbenscheibe 35 dient. Der Zylinder 10 ist ferner mit vier Anschlussstutzen 11, 12, 39 und 40 und einem Entlastungsstutzen 41 versehen. Der Stutzen 1-1. befindet sich in einer solchen Lage, dass er stets in den Raum zwischen dem Kolben körper 17e und den rechts gelegenen Kolben scheiben 35 einmündet. Desgleichen befindet. sich der Stutzen 12 stets zwischen der andern Seite des Kolbenkörpers 17e und einer Zylin dertrennwand 43, welche gegen die Stange 15f durch einen Dichtungsring 44 abgedichtet ist.
Die beiden Stutzen 39 und 40 münden je in einen Raum zwischen einer der zwei äussersten Kolbenscheiben 35 und dem benachbarten Deckel 37 ein, während der Stutzen 41 in den Raum zwischen der Trennwand 43 und den links gelegenen Scheiben 35 einmündet.
Wird durch den Stutzen 40 ein Druck medium eingelassen, so drückt dieses mittels der einen Kolbenscheibe 35 und der Stange 15e den Kolbenkörper 17e in Fig. 8 nach links. Dabei sperrt der Dichtungsring 21 Durchlässe 28 ab, so dass das Organ 17e, 21 als Förder- kolben wirkt und durch den Stutzen 12 ein im Zylinder vorhandenes Medium ausstösst.
Lässt man anschliessend ein Druckmedium durch den Stutzen 39 einströmen, so bewegt sich der Kolbenkörper 17e nach der andern Seite, wo bei der Dichtungsring 21 die Durchlässe 28 freigibt und das Organ 17e, 21 als Durchlass- v entil wirkt und über den Stutzen 11 Medium angesaugt wird.
Anstatt durch den Stutzen 40 kann man das Druckmedium auch durch den Stutzen 41 einlassen. In diesem Falle können die rechts gelegenen Kolbenscheiben 35 und der Stutzen 40 dahinfallen.
Es ist klar, dass gegebenenfalls zwei oder mehr ähnlich ausgebildete Kolbenkörper 17 mit einander gekuppelt werden können. Auf diese Weise lässt sich zum Beispiel eine zwei- oder mehrstufige Pumpe bauen. Durch passende Kombination von zwei Zylindern und zwei Organen 17, 21 kann man auch eine doppelt- wirkende Pumpe erzielen, bei welcher jeweils auch bei der Rückwärtsbewegung des einen Kolbenkörpers eine Förderung des den andern Kolbenkörper aufweisenden Organs möglich ist und umgekehrt.