DD254051A1 - ELECTROMAGNETIC PUMP - Google Patents

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DD254051A1
DD254051A1 DD29684286A DD29684286A DD254051A1 DD 254051 A1 DD254051 A1 DD 254051A1 DD 29684286 A DD29684286 A DD 29684286A DD 29684286 A DD29684286 A DD 29684286A DD 254051 A1 DD254051 A1 DD 254051A1
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DD
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piston
pump
pressure
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coils
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DD29684286A
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Inventor
Hans-Joachim Bastian
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Geophysikalischer Geraetebau V
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Abstract

Die Elektromagnetpumpe soll als Antriebselement in einem Andruecksystem zum Aus- und Einfahren eines Spreizarmes bei geophysikalischen Bohrlochmessungen verwendet werden. Zwei gegensinnig geschaltete Magnetspulen versetzen den Anker, der an beiden Enden stiftfoermige Kolben aufweist, in Schwingungen. Die Kolben arbeiten wechselseitig auf zwei in gleicher Wirkungsrichtung horizontal angeordneten Saug- und Druckleitungen. Durch die Lagerung der Kolben arbeitet der Anker ohne Reibung. Da die Kolben eine kleine Oberflaeche besitzen, wird ein fuer das Anwendungsgebiet hoher Druck erzeugt, der durch die doppelte Pumpwirkung auch schnell aufgebaut wird. Die horizontal angeordneten Saug- und Druckleitungen muenden in vertikal angeordneten Leitungen, die die Pumpenein- und -ausgaenge bilden. Die Elektromagnetpumpe ist fuer kleine Durchmesser zum Einsatz mit Sonden in kleinkalibrigen Bohrungen anwendbar. Ihr einfacher, unkomplizierter Aufbau ist aus der Figur 1 zu ersehen. FigurThe solenoid pump should be used as a drive element in a pressure system for extending and retracting a Spreizarmes in geophysical borehole measurements. Two opposing solenoid coils cause the armature, which has pen-shaped pistons at both ends, to vibrate. The pistons work alternately on two in the same direction of action horizontally arranged suction and discharge lines. Due to the bearing of the piston, the armature works without friction. Since the pistons have a small surface, a high pressure is generated for the application, which is also built up quickly by the double pumping action. The horizontally arranged suction and discharge lines in vertically arranged lines, which form the Pumpenein- and -ausgaenge. The solenoid pump is suitable for small diameters for use with probes in small bore holes. Their simple, straightforward construction can be seen in FIG. figure

Description

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Es besteht die Aufgabe, eine Elektromagnetpumpe zu entwickeln, bei der die Anregung zur Bewegung des Kolbens so erfolgt, daß in beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens die gesamte Kraft für die Druckbeaufschlagung des Fördergutes zur Verfugung steht. Dabei ist radial zur Bewegungsrichtung des Kolbens der geringstmögliche Außendurchmesser zu erreichen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Weicheisenkern als Anker in zwei, in bekannter Weise für einen wechselseitigen Stromfluß getrennt geschalteten Magnetspulen angeordnet ist, dieser Anker an beiden Enden stiftförmige · Kolben besitzt, welche in bekannter Weise in Buchsen gelagert und deren untere Enden als Pumpenkammer ausgebildet sind, die Bestandteil einer ebenfalls doppelt radial angeordneten Ventilstrecke sind, welche in bekannter Weise jeweils aus einem Einlaß- und einem Auslaßventil bestehen, wobei beide Ventilstrecken durch zwei vertikal angeordnete, durch das gesamte Pumpengehäuse führende Bohrungen verbunden sind, von denen die eine die Saug- und die andere die Druckleitung darstellt. Die Wirkungsweise der Magnetpumpe basiertauf dem ständigen wechselseitigen Stromfluß durch die beiden Spulen mittels einer bekannten und daher hier nicht erläuterten einfachen Stromversorgungsschaltung mit Dioden. Der durch den wechselseitigen Stromfluß in beiden Spulen hin und her bewegte Anker führt zu einer wechselseitigen Funktion der beiden Kolben. Indem der eine Kolben aus der Pumpenkammer Öl über die Saugleitung in die Kammer saugt, stößt der andere Kolben in seine Pumpenkammer hinein und drückt das dort bereits befindliche Öl durch die Druckleitung hinaus. Durch den ständigen Wechsel, der auf Grund der doppelten Anordnung und der gleichen Wirkungsrichtung der Ventilstrecken mit hoher Schrittfrequenz abläuft, erfolgt ein schneller hydraulischer Druckaufbau über die axial angeordnete Verbindungsdruckleitung, während mit der gleichen Schrittfrequenz die Ansaugung des Öls aus der ebenfalls axial angeordneten Verbindungssaugleitung, die mit einer nicht dargestellten Vorratskammer verbunden ist, erfolgt. Durch die Lagerung der beiden Kolben, diesich an den beiden Enden des Ankers befinden und die geringfügige Masse des Ankers entfällt das Problem der Herstellung der Übereinstimmung zwischen der Frequenz der an den Spulen angelegten Spannung und der Eigenfrequenz des Ankers mit den Kolben.It is the object to develop an electromagnetic pump in which the excitation to move the piston takes place so that in both directions of movement of the piston, the entire force for the pressurization of the conveyed material is available. It is radially to the direction of movement of the piston to achieve the lowest possible outer diameter. According to the invention, the object is achieved in that a soft iron core is arranged as an armature in two, separated in a known manner for a mutual current flow solenoid coils, this armature pin-shaped piston has at both ends, which are mounted in bushings in a known manner and the lower ends than Pump chamber are formed, which are part of a likewise double radial valve path, which consist in a known manner each of an inlet and an outlet valve, wherein both valve sections are connected by two vertically arranged, through the entire pump housing leading holes, one of which Suction and the other represents the pressure line. The operation of the magnetic pump is based on the constant mutual current flow through the two coils by means of a known and therefore not explained here simple power supply circuit with diodes. The armature moved back and forth by the mutual flow of current in both coils leads to a reciprocal function of the two pistons. By sucking a piston from the pump chamber oil via the suction line into the chamber, the other piston pushes into its pump chamber and pushes the oil there already out through the pressure line. Due to the constant change, which takes place due to the double arrangement and the same direction of action of the valve sections with high step frequency, there is a rapid hydraulic pressure build-up via the axially arranged connection pressure line, while at the same step frequency, the suction of the oil from the axially arranged Verbindungssaugleitung, the connected to a storage chamber, not shown, takes place. By the storage of the two pistons, which are located at the two ends of the armature and the minor mass of the armature eliminates the problem of establishing the correspondence between the frequency of the voltage applied to the coils and the natural frequency of the armature with the piston.

Eine besonders wertvolle technische Wirkung ist darin zu sehen, daß der Anker durch den Doppelkolben an beiden Enden gelagertist. Damit tritt an der Ankeroberfläche keine Reibung auf und es entfällt das Problem der Schmierung. Die beiden Kolben dagegen werden durch das Eindringen in die Pumpenkammer automatisch geschmiert.A particularly valuable technical effect is the fact that the armature is supported by the double piston at both ends. Thus occurs at the anchor surface no friction and it eliminates the problem of lubrication. The two pistons, however, are automatically lubricated by the penetration into the pump chamber.

Ausführungsbeispielembodiment

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand einer Figur dargestellt. Es handelt sich dabei um eine Ausführung für einen Sondendurchmesser von 60 mm. Der Durchmesser der Pumpe beträgt damit maximal 50 mm. Die Pumpe ist ausgelegt für einen Druck von 20kp. Das Pumpengehäuse 1 besteht aus zwei, in allen Einzelheiten symmetrisch aufgebauten Halbschalen. Im Inneren befinden sich zwei Magnetspulen 2, die elektrisch voneinander getrennt sind und durch eine nicht dargestellte bekannte Schaltung wechselseitig angesteuert werden. Im Inneren der Magnetspulen befindet sich ein zylindrischer Anker 3, der an seinen Enden jeweils einen Kolbenstift 4 besitzt! Die Kolbenstifte sind in zwei Zylinderbuchsen 5 gelagert, welche vorzugsweise aus Messing oder Bronze gefertigt werden sollten. Am Zylinder sind zwei Kugelventile so radial angeordnet, daß das eine als Einlaßventil 6 und das andere als Ausstoßventil 7 wirkt. Die beiden Einlaß- und die beiden Auslaßventile sind durch je eine, axial durch beide Halbschalen führende Bohrung, als Saugleitung 8 bzw. Druckleitung 9, verbunden. In den Halbschalen müssen noch, hier nicht dargestellte Leckölleitungen, die mit dem Vorratsbehälter verbunden sind, in bekannter Weise angebracht werden. Als Hydraulikflüssigkeit sollte Öl verwendet werden.An embodiment is illustrated by a figure. It is a version for a probe diameter of 60 mm. The diameter of the pump is thus a maximum of 50 mm. The pump is designed for a pressure of 20kp. The pump housing 1 consists of two, in all details symmetrically constructed half shells. Inside there are two magnetic coils 2, which are electrically separated from each other and are driven alternately by a known circuit, not shown. Inside the magnetic coils is a cylindrical armature 3, which has at its ends in each case a piston pin 4! The piston pins are mounted in two cylinder bushings 5, which should preferably be made of brass or bronze. On the cylinder two ball valves are arranged radially so that one acts as an inlet valve 6 and the other as a discharge valve 7. The two inlet and the two exhaust valves are connected by a respective, axially through both half-shells bore, as the suction line 8 and the pressure line 9, respectively. In the half-shells, not shown here leakage oil lines that are connected to the reservoir must be mounted in a known manner. Oil should be used as the hydraulic fluid.

Claims (1)

Elektromagnetpumpe mit einem — in zwei elektrisch voneinander getrennte und für einen wechselseitigen Stromfluß geschaltete Magnetspulen, und durch eine Rückholfeder einseitig oder durch die die Schwingfrequenz ausgleichenden Federn zweiseitig begrenzt — beweglich angeordnetem Anker, mit einem axial zugeordnetem Kolben, der in einer Grenzstellung in eine Pumpenkammer hineinragt, die in der Mitte einer Ventilstrecke, bestehend aus zwei radial angeordneten Kugelventilen, von denen eines das Ein- und das andere das Auslaßventil bildet, gekennzeichnet dadurch/daß der in den beiden Spulen angeordnete Anker an seinen beiden Enden . stiftförmige Kolben besitzt, der in beiden Grenzstellungen in die Pumpenkammern der ebenfalls doppelt radial angeordneten Ventilstrecken hineinragt, wobei die beiden Ventilstrecken durch zwei vertikal angeordnete, durch das gesamte Pumpengehäuse führende Bohrungen verbunden sind, von denen die eine die Saug-und die andere die Druckleitung bildet.Electromagnetic pump with a - in two electrically separated from each other and connected for a mutual current flow solenoid coils, and by a return spring on one side or by the oscillating frequency compensating springs bounded on two sides - movably arranged armature, with an axially associated piston, which projects in a limit position in a pump chamber , in the middle of a valve path, consisting of two radially arranged ball valves, one of which forms the one and the other the outlet valve, characterized in that / arranged in the two coils armature at its two ends. pin-shaped piston has, which protrudes in both limit positions in the pump chambers of the likewise double radial valve sections, wherein the two valve sections are connected by two vertically arranged, through the entire pump housing bores, one of which forms the suction and the other the pressure line , Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die erfindungsgemäße Lösung ist in der geophysikalischen Bohrlochmessung als Antrieb für Spreizarme bei kleinkalibrigen Andrückvorrichtungen zu verwenden. Die Anwendung bei Kalibermeßsystemen oder Zentriervorrichtungen der Bohrlochmessung ist ebenfalls möglich.The solution according to the invention is to be used in the geophysical borehole measurement as a drive for spreading arms in small-caliber pressure devices. The application in caliber measurement systems or borehole measurement centering devices is also possible. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Elektromagnetpumpen sind in verschiedenen konstruktiv unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Dazu gehören solche mit einer oder zwei Spulen in einem Dauermagneten liegend oder auch ohne Dauermagneten (DE-OS 1 628176 bzw. DE-OS 2252304) und bei denen der Anker zugleich Kolben ist (DD-PS 37944, DE-OS 2252304) oder der Kolben axial zum Anker angeordnet istjz. B. DE-OS 1 703919 oder DE-OS 2366301). Allen Lösungen ist gemeinsam, daß sie mit einer Rückholfeder arbeiten, wobei diese lediglich konstruktiv unterschiedlich angeordnet ist. Eine Ausnahme bilden dabei lediglich solche Magnetpumpen, die einen besonders leichten Hohlkolben besitzen, in horizontaler Lage arbeiten und dabei zwei gleichsinnig geschaltete Spulen, die in einem Permanentmagneten liegen, aufweisen (DD-PS 37944) und der Kolben zusätzlich noch zwischen zwei Federn gelagert ist, um so die Eigenfrequenz des Kolbens mit der Frequenz der an den Spulen anliegenden Wechselstromfrequenz zu synchronisieren (DE-OS 2252304). Bei diesen Mag netpumpen handelt es sich ausschließlich um Förderpumpen. Zum Druckauf- bzw. -abbau für den vorgesehenen Zweck ist aber ein Pumpenaggregat erforderlich, das die Abführung der Hydraulikflüssigkeit druckbeaufschlagt in einer Richtung vornimmt. Eine solche Pumpe ist aus der DE-OS 2914341 bekannt. Sie besitzt in ihrem unteren Teil, d.h. im unteren Wirkungsbereich des Kolbens zwei radial angeordnete Kugelventile, von denen das eine als Einlaß- und das andere als Auslaßventil arbeitet. Während die Vorwärtsbewegung des Kolbens durch das Einschalten der Elektromagnetspule bewirkt wird, beruht die Rückwärtsbewegung allein auf der Wirkung der Rückholfeder (DE-OS 2914341, Bl. 10). Das heißt die Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit hängt allein von der Wirksamkeit der Rückholfeder ab. Wie aus der o.g. DE-OS weiter zu ersehen, ist unter Berücksichtigung der vorgesehenen Kolbenschmierung eine Herabsetzung der Betätigungsgeschwindigkeit des Kolbens relativ einfach erreichbar (a.a.O., Bl. 18) und soll wegen eventuell drohender „Überspeisung des zu transportierenden Flüssigkeitsgutes" (a.a.O., Bl. 23) auch realisiert werden. Im Gegensatz dazu, ist für den vorliegenden Anwendungsfall eher eine Erhöhung der Betätigungsgeschwindigkeit für einen relativ schnellen Druckanstieg von ausschlaggebender Bedeutung.Electromagnetic pumps are known in various designs of different designs. These include those with one or two coils lying in a permanent magnet or without permanent magnets (DE-OS 1 628 176 and DE-OS 2252304) and in which the anchor is also the piston (DD-PS 37944, DE-OS 2252304) or Piston is arranged axially to the anchor jz. B. DE-OS 1 703919 or DE-OS 2366301). All solutions have in common that they work with a return spring, which is arranged only structurally different. An exception to this form only those magnetic pumps that have a particularly light hollow piston, work in a horizontal position while two co-directional coils that are in a permanent magnet have (DD-PS 37944) and the piston is additionally stored between two springs, so as to synchronize the natural frequency of the piston with the frequency of the voltage applied to the coils AC frequency (DE-OS 2252304). These magnetic pumps are exclusively feed pumps. For pressure build-up or -down for the intended purpose but a pump unit is required, which carries out the discharge of hydraulic fluid pressurized in one direction. Such a pump is known from DE-OS 2914341. It has in its lower part, i. in the lower effective range of the piston two radially arranged ball valves, of which one operates as an inlet and the other as an outlet valve. While the forward movement of the piston is effected by the switching of the electromagnetic coil, the backward movement is based solely on the action of the return spring (DE-OS 2914341, Bl. 10). That is, the pressurization of the liquid depends solely on the effectiveness of the return spring. As from the o.g. DE-OS can be further seen, taking into account the proposed piston lubrication, a reduction in the operating speed of the piston is relatively easy to reach (see above, Bl. 18) and because of any imminent "over-feed of the liquid to be transported" (aaO, Bl. 23) also realized By contrast, for the present application, increasing the actuation speed for a relatively rapid increase in pressure is of crucial importance. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist die bereits erwähnte Rückholfeder. Die zur Spannung dieser Feder notwendige Kraft muß der Anker mit aufbringen. Diese Kraft geht also für den notwendigen holien und relativ schnellen Druckaufbau verloren. Zur Berücksichtigung dieser zusätzlichen Kraft wäre eine entsprechende Dimensionierung insbesondere für die Magnetspule und den Anker erforderlich, die aber an der Forderung nach der Einsatzmöglichkeit in kleinkalibrigen Bohrlochsonden scheitert. Diese Forderung spricht auch gegen die Anwendung von Permanentmagneten, welche außerdem auch zu einem relativ komplizierten und außerdem teuren Aufbau eines Pumpenaggregates führen. Eine besondere Rolle spielt hinsichtlich der Forderung nach einem möglichst hohen Druck die Oberfläche des Kolbens. Beiden bekannten technischen Lösungen weisen die Kolben eine relativ große Oberfläche auf. Je größer aber die Oberfläche eines Kolbens ist, um so geringer ist der mit dem Kolben erzeugte Druck pro Flächeneinheit.Another disadvantage of this solution is the already mentioned return spring. The force required to tension this spring must be applied by the anchor. This power is lost for the necessary holien and relatively fast pressure build-up. To take account of this additional force, a corresponding dimensioning would be necessary, in particular for the magnet coil and the armature, but fails to meet the demand for the possibility of use in small-bore borehole probes. This requirement also speaks against the use of permanent magnets, which also lead to a relatively complicated and also expensive construction of a pump unit. A special role plays in terms of the demand for the highest possible pressure, the surface of the piston. Both known technical solutions, the piston has a relatively large surface area. However, the larger the surface area of a piston, the lower the pressure per unit area produced by the piston. Ziel der ErfindungObject of the invention Mit der vorschlagsgemäßen Lösung soll ein einfacher, vollständig unkomplizierter Aufbau einer Magnetpumpe mit extrem kleinem Durchmesser erreicht werden, die mit möglichst geringer Ausgangskraft relativ schnell einen hohen Druck erzeugen kann. Damit wird eine höhere Arbeitsproduktivität bei der Herstellung der Pumpe, sowie eine größere Arbeitssicherheit beim bestimmungsgemäßen Einsatz erreicht.With the proposed solution, a simple, completely uncomplicated construction of a magnet pump with an extremely small diameter is to be achieved, which can generate a high pressure relatively quickly with the lowest possible output force. Thus, a higher labor productivity in the production of the pump, as well as greater safety in the intended use is achieved.
DD29684286A 1986-12-01 1986-12-01 ELECTROMAGNETIC PUMP DD254051A1 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4102710A1 (en) * 1990-02-09 1991-08-14 Nitto Kohki Co ELECTROMECHANICAL PUMP
DE19707654A1 (en) * 1997-02-26 1998-08-27 Itt Mfg Enterprises Inc Motor pump aggregate with linear drive for hydraulic braking system for vehicle

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