Flüssigkeitspumpvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpvorrichtung mit einem Gehäuse, das eine Mehrzahl von Zylinderräumen hat, in jedem von welchen ein Pumpkolben arbeitet zur abwechslungsweisen Vergrösserung und Verkleinerung der vor ihm gelegenen Pumpkammer, wobei ein Mechanismus zum Antrieb dieser Pumpkolben vorhanden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, die einen geringen Bauund Kostenaufwand erfordert und betriebssicher ist.
Dies kann erfindungsgemäss dadurch erreicht werden, dass das an die zugehörige Pumpkammer angrenzende Ende jedes Pumpkolbens in der äusseren Endlage dieses letzteren mit einem zugeordneten, an einem Gehäusedeckel ausgebildeten Ringsitz zusammenarbeit zum Abschliessen einer zugeordneten, vom Ringsitz umgebenen Öffnung, die somit eine kolbengesteuerte Öffnung ist, dass Kanäle die im Gehäusedeckel ausgebildet sind, eine Verbindung ergeben für den Übertritt von zu pumpender Flüssigkeit von einem Einlass, der an die dem ersten Kolben der Folge von Kolben zugeordnete kolbengesteuerte Öffnung angeschlossen ist, zu einem Auslass, der an die, dem letzten Kolben dieser Folge von Kolben zugeordnete kolbengesteuerte Öffnung angeschlossen ist, und dass der Antriebsmechanismus ein Organ mit einer Steuerkurve ist, welche die Bewegungen sämtlicher Kolben so aufeinander abgestimmt herbeiführt,
dass a) die genannte Verbindung im Normalbetrieb der Vorrichtung stets an mindestens einer der kolbengesteuerten Öffnungen unterbunden ist und b) das in die erste Pumpkammer angesaugte Flüssigkeitsvolumen von der ersten zur zweiten, dritten ... und schliesslich zur letzten Pumpkammer übertritt u. schliesslich aus dieser letzteren verdrängt wird, wobei die Summe der Volumina sämtlicher Pumpkammern während des ganzen Arbeitszyklus unverändert bleibt.
Eine besonders günstige Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem die Zylinderräume aufweisenden Gehäusekörper und dem Gehäusedeckel eine flexible Membran abdichtend eingespannt ist, die sich durch sämtliche Pumpkammern hindurch erstreckt, an den an die Pumpkammern angrenzenden Stirnflächen der einzelnen Kolben anliegend befestigt ist und auch mit den Ringsitzen zusammenarbeitet, wobei dank Anschrägungen am Gehäusekörper und am Gehäusedeckel freiliegende ringförmige Membranabschnitte vorhanden sind. Dabei ergibt sich der Vorteil, dass die zu pumpende Flüssigkeit nicht zwischen die Pumpkolben und das dieselben führende Gehäuse gelangen kann; eine solche Ausführung eignet sich deshalb besonders gut für das Pumpen von aggressiven und von nicht-schmierenden Flüssigkeiten.
Eine besonders einfache Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sie vier Pumpkolben aufweist, die in achsparalleler Anordnung gleichmässig verteilt in einem Kranz angeordnet sind, dessen Achse mit der Drehachse einer im Gehäusekörper drehbar gelagerten Antriebswelle übereinstimmt, dass ferner das genannte Organ des Antriebsmechanismus ein Ring ist, der drehfest mit dieser Antriebswelle verbunden ist und als Steuerkurve eine Nut in seiner Mantelfläche hat.
Bei einer solchen Ausführungsform kann weiterhin in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass der innere Laufring eines kombinierten Axial- und Radiallagers mittels welchem die Antriebswelle am Gehäusekörper gelagert ist, auch als Abstützung einer Feder dient, welche den längsschiebbar auf der Antriebswelle angeordneten Ring gegen die im Normalbetrieb auftretenden Pumpkolbenreaktionskräfte abstützt, bei Auftreten einer Verstopfung aber nachgibt, so dass die im Normalbetrieb abwechselungsweise verschlossenen kolbengesteuerten öffnungen offen bleiben.
Beiliegende Zeichnung stellt beispielsweise eine solche Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dar.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt,
Fig. 2 eine Stirnansicht,
Fig. 3 einen teilweisen Schnitt längs einer Zylinderfläche durch die Achsen der vier Pumpkolben und die Fig. 4a bis 4h eine Folge von der Fig. 3 ähnlichen, aber schematischen Abbildungen, welche die Stellungen der Pumpkolben bei sukzessiven Drehschritten des Antriebsorgans von 450 veranschaulichen.
Die gezeigte Flüssigkeitspumpvorrichtung weist ein Gehäuse mit einem zylindrischen Gehäusekörper 1, einem hinteren Gehäusedeckel 2 und einem vorderen Gehäusedeckel 3 auf; die Gehäusedeckel 2, 3 sind mittels Schraubbolzen 4 am Gehäusekörper 1 befestigt.
Der Gehäusekörper 1 hat neben dem Gehäusedeckel 2, in dem mittels eines Axial- und Radialwälzlagers 5 eine Antriebswelle 6 drehbar und unverschiebbar gelagert ist, eine weite zentrische Ausnehmung 7 und eine Sackbohrung la, in welcher der innere Endteil der Welle 6 dreht. Mittels einer Schiebekeilverbindung 9 ist auf der Welle 6 ein Ring 8 drehfest aber verschiebbar angeordnet, der sich mittels einer vorgespannten Feder 10 auf dem mitdrehenden inneren Laufring des Wälzlagers 5 abstützt.
Der Gehäusekörper 1 hat ausserdem einen zur Welle 6 konzentrischen Kranz von vier achsparellelen Bohrungen oder Zylinderräumen 11, die in Winkelabständen von 900 voneinander angeordnet sind und in jeder bzw.
jedem von welchen ein Pumpkolben 12 längsbeweglich angeordnet ist. Diese haben je einen hinteren Fortsatz
12a mit einem darin festgesetzten Zapfen 13; die Zapfen 13 greifen mit etwas Spiel in eine Nut 14 ein, die in der Mantelfläche des Ringes 8 eingeschnitten ist und deren Verlauf aus der Fig. 3 ersichtlich ist. Dort sind die vier Pumpkolben mit 121, 122, 122 bzw. 12i bezeichnet.
In der Fortsetzung jeder Bohrung 11 des Gehäusekörpers 1 erstreckt sich eine entsprechende Bohrung 15 im vorderen Gehäusedeckel 3, wobei diese Bohrungen
11 und 15 an ihren benachbarten Enden lla, 15a kegelig gegeneinander erweitert sind. Eine flexible Membran 16 ist zwischen dem Gehäusekörper 1 und dem Gehäusedeckel 3 festgespannt und mittels je einer Schraube 17 mit zugehöriger Unterlagsscheibe 18 an der vorderen Stirnfläche jedes der vier Pumpkolben 12 festgespannt.
In zwei nebeneinanderliegenden der vier Bohrungen 15 ist ein Einsatzteil 19 (Fig. 3 mit 191 bzw. 192 bezeichnet) dichtend eingepresst, der einen Anschlussstutzen 19a für ein Schlauch oder dergleichen hat, sowie eine durchgehende Bohrung 20 (in Fig. 3 mit 201 und 202 bezeichnet), deren inneres Ende 20a erweitert ist.
In den beiden anderen Bohrungen 15 ist je ein Einsatzteil 21 (in Fig. 3 mit 211 bzw. 212 bezeichnet) dichtend eingepresst, der eine Sackbohrung 22 hat, deren innerer Endteil gleich ausgebildet ist wie der innere Endteil 20a der Bohrungen 20. Der engere äussere Endteil jeder Sackbohrung 22 ist durch ein Querloch 23 mit einer äusseren Ringnut 24 verbunden.
Die an den inneren Stirnseiten eines jeden der Einsätze 20 und 21 übrigbleibende, schmale Ringfläche 25 bildet einen Ringsitz, an welchen die Membran 16 abdichtend angedrückt wird, jedesmal wenn der zugehörige Kolben 12 seine äussere Endlage einnimmt. Die vom Ringsitz 25 umgebene Öffnung 26 ist also eine kolbengesteuerte Öffnung.
Der vor jedem der Pumpkolben 12 und dem zwischen den kegeligen Anschrägungen 1 la, 15a freiliegenden, ringförmigen Membranabschnitt gelegene Raum 27, dessen Volumen bei der Pumpkolbenbewegung geändert wird, bildet die diesem Kolben zugeordnete Pumpkammer. In Fig. 3 sind die vier Pumpkammern mit 271, 272, 27 bzw. 274 bezeichnet. Wie auch aus Fig. 3 hervorgeht, sind im Gehäusedeckel 3 Kanäle eingebohrt, und zwar ein Kanal 28, der die Pumpkammer 271 mit der Ringnut 241 und somit mit der Sackbohrung 221 verbindet, ein Kanal 29, der die Pumpkammer 272 mit der Ringnut
242 und somit mit der Sackbohrung 22 verbindet, und ein Kanalpaar 30, das die Pumpkammer 273 mit der Bohrung 2()., verbindet.
Es ergibt sich auf diese Weise eine Verbindung für den übertritt von zum pumpenden Flüssigkeit von einem Einlass - bei einem Drehsinn der Antriebsorgane 6, 8 wie dies die Bohrung 20, -, der an die dem ersten Kolben 121 der Folge von Kolben zugeordnete kolbengesteuerte Öffnung 261 angeschlossen ist, zu einem Auslass - Bohrung 202 - der an die, dem letzten Kolben 124 der Folge von Kolben zugeordnete kolbengesteuerte Öffnung 264 angeschlossen ist.
Die Steuerkurve bzw. -nut 14 im Antriebsring 8 hat den aus der Fig. 3 ersichtlichen, teckigem) Verlauf, dank welchem die Bewegungen der Kolben so aufeinander abgestimmt herbeigeführt werden, dass a) die vorgenannte Verbindung im Normalbetrieb der Vorrichtung stets an mindestens einer von zwei der kolbengesteuerten öffnungen 261 ... 264 unterbunden ist, und b) das in die erste Pumpkammer angesaugte Flüssigkeitsvolumen von der ersten zur zweiten, dritten und schliesslich zur vierten Pumpkammer übertritt und schliesslich aus dieser letzteren nach dem Auslass hin verdrängt wird, wobei die Summe der Volumina sämtlicher Pumpkammern während einem ganzen Arbeitszyklus unverändert gross (nämlich gleich dem Doppelten des Maximalvolumens einer dieser Pumpkammern) bleibt.
Das eben unter a) und b) Gesagte kann anhand der Fig. 4a bis 4b nachgeprüft werden, in welchem die Drehrichtung des Antriebsringes 8 mit dem Pfeil 31 angedeutet ist. Die Pumpvorrichtung ist offensichtlich selbstansaugend und ausserdem auch reversibel, d.h. sie kann unter Umkehrung des Drehsinne der Antriebsorgane 6, 8 - bei 202 ansaugen und bei 201 ausstossen; der Arbeitszyklus würde dann der Figurenfolge Fig. 4a, 4f, 4e, ... 4b entsprechen.
Die Pumpvorrichtung erleidet keinen Schaden falls irgendeine teilweise oder vollständige Verstopfung eintritt; sie geht dann selbsttätig von Normalbetrieb in Leerlaufbetrieb über, indem die den Ring 8 abstützende Feder 10 unter der Einwirkung einer übergross werdenden Pumpkolbenreaktionskraft nachgibt, mit dem Ergebnis, dass keine der kolbengesteuerten Öffnungen 261 - 26. mehr geschlossen wird.
Es ist noch wichtig hervorzuheben, dass die beschriebene Pumpvorrichtung stopfbüchsenlos ist und für das Pumpen von Unreinheiten enthaltenden Flüssigkeiten verwendet werden kann.
Es sind auch andere Ausführungsformen denkbar als die beschriebene. Unter anderem wäre auch eine Anordnung der Kolben dn Reihe denkbar, wobei der Antrieb der Kolben durch eine Nockenwelle erfolgen könnte.