Die
Erfindung betrifft eine Verdrängungs-Pumpe.The
The invention relates to a displacement pump.
Verdrängungs-Pumpen
zur Förderung
eines Fluids sind seit langem bekannt. Derartige Pumpen sind üblicherweise
in ihren Abmessungen und Betriebseigenschaften an eine spezielle
Art von Fluid angepasst. Sie können
insbesondere an die Förderung
eines kompressiblen Fluids, wie beispielsweise eines Gases, oder
zur Förderung
eines inkompressiblen Fluids, wie beispielsweise einer Flüssigkeit, angepasst
sein. Ändert
sich die Zusammensetzung und damit die Kompressibilität des zu
fördernden
Fluids, kann dies einerseits zu einer unerwünschten Minderung der Förderleistung
andererseits zu einer erhöhten
Belastung, im schlimmsten Fall auch zu einer Beschädigung,
der Pumpe führen.Displacement pumps
to promote
of a fluid have long been known. Such pumps are common
in their dimensions and operating characteristics to a special
Type of fluid adapted. You can
in particular to the promotion
a compressible fluid, such as a gas, or
to promote
an incompressible fluid, such as a fluid
be. change
the composition and thus the compressibility of the
promoting
Fluids, this can on the one hand to an undesirable reduction in flow rate
on the other hand, to an increased
Load, in the worst case also to damage,
lead the pump.
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängungs-Pumpe zu schaffen,
bei welcher sich die mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise
die Saugleistung der Pumpe, automatisch an die Kompressibilität dieses
Fluids anpassen.Of the
Invention is therefore an object of the invention to provide a displacement pump,
in which the mechanical properties, such as
the suction power of the pump automatically adjusts to the compressibility of this
Adjust fluids.
Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der
Kern der Erfindung besteht darin, eine Verdrängungs-Pumpe zu schaffen, bei welcher
ein als Membran ausgebildetes Ansaug- bzw. Verdrängungs-Element elastisch gefedert mit einer
Antriebs-Einheit verbunden ist. Abhängig von der Kompressibilität des zu
fördernden
Fluids wird diese Federung bei jedem Pumpzyklus mehr oder weniger
beansprucht. Dadurch wird ein höheres Saugvermögen bei
gleichbleibender Förderleistung des
Fluids erreicht sowie die Belastung, insbesondere auf die bewegten
Teile der Pumpe, verringert.The
The object is solved by the features of claim 1. Of the
The core of the invention is to provide a displacement pump in which
a suction or displacement element designed as a membrane elastically sprung with a
Drive unit is connected. Depending on the compressibility of the too
promoting
Fluids, this suspension is more or less with each pumping cycle
claimed. This will increase the absorbency
constant flow rate of the
Fluids reached as well as the load, especially on the moving
Parts of the pump, reduced.
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung geben die Unteransprüche an.Further
advantageous embodiments of the invention specify the dependent claims.
Zusätzliche
Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
mehrerer Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnungen. Es zeigen:additional
Features and details of the invention will become apparent from the description
several embodiments
based on the drawings. Show it:
1 eine
Explosionsdarstellung einer Verdrängungs-Pumpe gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel, 1 an exploded view of a positive displacement pump according to a first embodiment,
2 einen
Mittel-Längs-Schnitt
der Verdrängungs-Pumpe
gemäß 1 mit
entlastetem Federungs-Element wie beim Fördern eines kompressiblen Fluids
am Beginn eines Ansaug-Ausleit-Zyklus, 2 a central longitudinal section of the displacement pump according to 1 with unloaded suspension element as in conveying a compressible fluid at the beginning of a suction-diversion cycle,
3 einen
Mittel-Längs-Schnitt
der Verdrängungs-Pumpe
gemäß 1 einen
viertel Zyklus später
als bei der in 2 dargestellten Stellung, 3 a central longitudinal section of the displacement pump according to 1 a quarter cycle later than at the 2 position shown,
4 einen
Mittel-Längs-Schnitt
der Verdrängungs-Pumpe
gemäß 1 einen
halben Zyklus später
als bei der in 2 dargestellten Stellung, 4 a central longitudinal section of the displacement pump according to 1 a half cycle later than at the 2 position shown,
5 einen
Mittel-Längs-Schnitt
der Verdrängungs-Pumpe
gemäß 1 einen
dreiviertel Zyklus später
als bei der in 2 dargestellten Stellung, 5 a central longitudinal section of the displacement pump according to 1 a quarter of a cycle later than at the 2 position shown,
6 einen
Mittel-Längs-Schnitt
der Verdrängungs-Pumpe
gemäß 1 entsprechend
der in 2 dargestellten Stellung jedoch mit gespanntem
Federungs-Element wie beim Fördern
eines inkompressiblen Fluids, 6 a central longitudinal section of the displacement pump according to 1 according to the in 2 illustrated position but with tensioned suspension element as in conveying an incompressible fluid,
7 einen
Mittel-Längs-Schnitt
der Verdrängungs-Pumpe
gemäß 1 entsprechend
der in 5 dargestellten Stellung jedoch mit gespanntem
Federungs-Element wie beim Fördern
eines inkompressiblen Fluids, 7 a central longitudinal section of the displacement pump according to 1 according to the in 5 illustrated position but with tensioned suspension element as in conveying an incompressible fluid,
8 bis 14 1 bis 7 entsprechende
Darstellung einer Verdrängungs-Pumpe
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel, 8th to 14 1 to 7 corresponding representation of a displacement pump according to a second embodiment,
15 bis 21 1 bis 7 entsprechende
Darstellung einer Verdrängungs-Pumpe
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel. 15 to 21 1 to 7 corresponding representation of a displacement pump according to a third embodiment.
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 ein
erstes Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben:
Eine Verdrängungs-Pumpe 1 weist
ein im Wesentlichen quaderförmiges
Gehäuse 2 mit
einem senkrecht zu einer Längsrichtung
ausgerichteten Gehäuse-Boden 3,
einer ersten und einer zweiten Seitenwand 4 und 5,
einer Gehäuse-Rückwand 6 sowie
einer Gehäuse-Decke 7 auf.
Zusätzlich
kann das Gehäuse 2 eine
in den Figuren nicht dargestellte Abdeckung an der der Gehäuse-Rückwand 6 gegenüberliegenden
Gehäuse-Vorderseite
aufweisen. Die Gehäuse-Decke 7 hat
senkrecht zur Längsachse
einen quadrati schen Querschnitt und weist eine kreisrunde Öffnung 8 auf.
Gemäß dem in
den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Seitenwände 4 und 5 L-förmig ausgebildet,
so dass die Breite der Seitenwände 4 und 5 im
Bereich der Gehäuse-Decke 7 größer ist
als im Bereich des Gehäuse-Bodens 3.
Das Gehäuse
ist im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer Mittel-Längs-Ebene 51. Alternative
geometrische Ausformungen des Gehäuses 2 sind möglich. Das
Gehäuse 2 besteht
aus einem harten Werkstoff, beispielsweise Kunststoff oder Metall.
Gegenüber dem
Gehäuse-Boden 3 befindet
sich im Anschluss an die Gehäuse-Decke 7 ein
als flexible Membran 9 ausgebildetes Ansaug- bzw. Verdrängungs-Element. Die
Membran hat in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung dieselben äußeren Abmaße wie die Gehäuse-Decke 7 und
deckt die Öffnung 8 vollständig ab.
Alternative Ausführungsformen
des Verdrängungs-Elements,
beispielsweise als Kolben, sind ebenso möglich. Daran anschließend befinden
sich eine Kammer-Decken-Platte 10 und
ein Deckel 11, welche beide ebenfalls senkrecht zur Längsrichtung dieselben äußeren Abmaße wie der
Gehäuse-Decke 7 aufweisen.
Die Membran 9 aus einem fluiddichten Material, die Kammer-Decken-Platte 10 und
der Deckel 11 haben somit alle senkrecht zur Längsrichtung einen
Querschnitt identisch dem der Gehäuse-Decke 7. Die Kammer-Decken-Platte 10 hat
auf ihrer der Membran 9 zugewandten Seite eine im Wesentlichen rotationssymmetrisch
zur Längsachse
kugelsegmentförmige
Aussparung und ist somit plan-konkav ausgebildet.The following is with reference to the 1 to 7 a first embodiment of the invention described:
A displacement pump 1 has a substantially cuboid housing 2 with a housing bottom oriented perpendicular to a longitudinal direction 3 , a first and a second side wall 4 and 5 , a housing rear wall 6 as well as a housing cover 7 on. In addition, the housing can 2 a cover, not shown in the figures on the housing rear wall 6 have opposite housing front. The housing ceiling 7 has a square cross section perpendicular to the longitudinal axis and has a circular opening 8th on. According to the embodiment shown in the figures, the side walls 4 and 5 L-shaped so that the width of the side walls 4 and 5 in the area of the housing ceiling 7 larger than in the area of the housing bottom 3 , The housing is essentially mirror-symmetrical to a central longitudinal plane 51 , Alternative geometric shapes of the housing 2 are possible. The housing 2 consists of a hard material, such as plastic or metal. Opposite the case bottom 3 is located next to the enclosure ceiling 7 as a flexible membrane 9 trained suction or displacement element. The membrane has the same outer dimensions as the housing ceiling in a plane perpendicular to the longitudinal direction 7 and cover the opening 8th completeness, dig. Alternative embodiments of the displacement element, for example as a piston, are also possible. Then there is a chamber-ceiling plate 10 and a lid 11 , which both also perpendicular to the longitudinal direction, the same outer dimensions as the housing ceiling 7 exhibit. The membrane 9 from a fluid-tight material, the chamber ceiling plate 10 and the lid 11 Thus, all perpendicular to the longitudinal direction have a cross section identical to the housing ceiling 7 , The chamber ceiling plate 10 has on her the membrane 9 facing side a substantially rotationally symmetrical to the longitudinal axis spherical segment-shaped recess and is thus formed plano-concave.
Die
Membran 9, die Kammer-Decken-Platte 10 und der
Deckel 11 weisen in jeder Ecke jeweils eine Bohrung 13 zur
Aufnahme einer Deckelschraube 12 auf. Jede der Deckelschrauben 12 greift
in eine zugehörige
Gewinde-Bohrung 14 im
Gehäuse 2 ein. Durch
die Deckelschrauben 12 werden das Gehäuse 2, die Membran 9,
die Kammer-Decken-Platte 10 und der Deckel 11 sicher
zusammengehalten. Insbesondere ist die Membran 9 entlang
ihres Randes zwischen der Gehäuse-Decke 7 und
der Kammer-Decken-Platte 10 verschiebungsfest und gas-
bzw. flüssigkeitsdicht
eingeklemmt. In ihrem die Öffnung 8 überdeckenden
Zentralbereich ist die Membran 9 entlang der Längsachse
einerseits durch die Öffnung 8 hindurch
andererseits in die kugelsegmentförmige Aussparung der Kammer-Decken-Platte 10 bis
zum Anliegen an die Kammer-Decken-Platte 10 verschiebbar.The membrane 9 , the chamber ceiling plate 10 and the lid 11 each have a hole in each corner 13 for receiving a cover screw 12 on. Each of the cover screws 12 engages in an associated threaded bore 14 in the case 2 one. Through the cover screws 12 be the case 2 , the membrane 9 , the chamber ceiling plate 10 and the lid 11 securely held together. In particular, the membrane 9 along its edge between the case ceiling 7 and the chamber ceiling plate 10 resistant to displacement and trapped in a gas or liquid-tight manner. In her the opening 8th covering central area is the membrane 9 along the longitudinal axis on the one hand through the opening 8th on the other hand in the spherical segment-shaped recess of the chamber ceiling plate 10 until the request to the chamber ceiling plate 10 displaceable.
Durch
die Kammer-Decken-Platte 10 einerseits und die Membran 9 andererseits
wird eine Pumpkammer 15 mit einem variablen Volumen V begrenzt.
Die Kammer-Decken-Platte 10 weist leicht außermittig
angeordnet mindestens eine Einlass-Öffnung 16 und mindestens
eine Auslass-Öffnung 17 auf. Über die
Einlass-Öffnung 16 ist
die Pumpkammer 15 mit einem Ansaug-Kanal 20 im
Deckel 11 verbunden. Zwischen dem Ansaug-Kanal 20 und
der Einlass-Öffnung 16 ist
ein Ansaug-Ventil 19 angeordnet. Das Ansaug-Ventil 19 ist
als flexible Rückschlagklappe
ausgebildet. Die Rückschlagkappe
ist verschwenkbar in einem Ansaug-Übergang 18 zwischen der
Kammer-Decken-Platte 10 und dem Deckel 11 angeordnet.
Ein Teil des Deckels 11 ist dabei als Anschlag für die Rückschlagklappe
ausgebildet. Das Ansaug-Ventil 19 ist derart ausgebildet,
dass es Fluid durch einen Ansaug-Kanal 20 in einer Einström-Richtung 21 durch
den Ansaug-Übergang 18 und
die Einlass-Öffnung 16 in
die Pumpkammer 15 einströmen lässt, jedoch eine Strömung des
Fluids in umgekehrter Richtung, d. h. von der Pumpkammer 15 durch
die Einlass-Öffnung 16 und
den Ansaug-Übergang 18 in den
Ansaug-Kanal 20 verhindert. Dahingegen ist die Auslass-Öffnung 17 mittels
eines ebenfalls als flexible Rückschlagklappe
ausgebildeten Auslass-Ventils 22 in einem Auslass-Übergang 23 mit
einem Auslass-Kanal 24 im Deckel 11 verbunden.
Das Auslass-Ventil 22 ermöglicht das Ausleiten des Fluids von
der Pumpkammer 15 durch die Auslass-Öffnung 17 in
den Auslass-Kanal 24, verhindert jedoch ein Rückströmen des
Fluids entgegen der Ausström-Richtung 25 in
die Pumpkammer 15. Dabei bildet ein Teil der Kammer-Decken-Platte 10 einen
Anschlag für
die Rückschlagklappe
des Auslass-Ventils 22. Der Ansaug-Kanal 20 und
der Auslass-Kanal 24 können
beispielsweise als Bohrung oder als selbstständige Rohrleitung im Deckel 11 ausgebildet
sein. Alternative Ausführungen
des Ansaug- bzw. Auslass-Ventils 19, 22 sind möglich.Through the chamber ceiling plate 10 on the one hand and the membrane 9 on the other hand becomes a pumping chamber 15 limited to a variable volume V. The chamber ceiling plate 10 has slightly eccentrically arranged at least one inlet opening 16 and at least one outlet opening 17 on. About the inlet opening 16 is the pumping chamber 15 with a suction channel 20 in the lid 11 connected. Between the intake channel 20 and the inlet opening 16 is a suction valve 19 arranged. The intake valve 19 is designed as a flexible non-return valve. The non-return cap is pivotable in a suction transition 18 between the chamber ceiling plate 10 and the lid 11 arranged. Part of the lid 11 is designed as a stop for the non-return valve. The intake valve 19 is formed such that it fluid through a suction channel 20 in an inflow direction 21 through the intake transition 18 and the inlet opening 16 into the pumping chamber 15 can flow, but a flow of the fluid in the reverse direction, ie from the pumping chamber 15 through the inlet opening 16 and the intake transition 18 in the intake channel 20 prevented. On the other hand is the outlet opening 17 by means of a likewise designed as a flexible non-return flap outlet valve 22 in an outlet transition 23 with an outlet channel 24 in the lid 11 connected. The outlet valve 22 allows the discharge of the fluid from the pumping chamber 15 through the outlet opening 17 in the outlet channel 24 However, prevents backflow of the fluid against the outflow direction 25 into the pumping chamber 15 , It forms part of the chamber ceiling plate 10 a stop for the check valve of the outlet valve 22 , The intake channel 20 and the outlet channel 24 For example, as a bore or as a stand-alone pipe in the lid 11 be educated. Alternative versions of the intake or outlet valve 19 . 22 are possible.
An
der Gehäuse-Rückwand 6 ist
von außen ein
Motor 26 mittels Befestigungs-Schrauben 27 rotationssicher
angebracht. Der Motor 26 weist eine Welle 28 auf,
welche durch eine in den Figuren nicht dargestellte Aussparung in
der Gehäuse-Rückwand 6 in
das Innere des Gehäuses 2 hineinragt.
Mit der Welle 28 verbunden ist eine Antriebs-Einrichtung 29. Es
ist möglich,
die Antriebs-Einrichtung 29 über alternative Antriebe, wie
beispielsweise einen Linear- oder Piezoantrieb anzutreiben. Die
Antriebs-Einrichtung 29 umfasst eine Exzenter-Scheibe 30,
ein mit der Exzenter-Scheibe 30 über ein Lager 31 reibungsarm
verbundenes Pleuel 32 sowie ein auf dem Pleuel 32 verschiebbar,
mittels eines als Blattfeder 33 ausgebildeten Federungs-Elements
gefedert gelagertes Membran-Anbinde-Element 34. Vorteilhafterweise
ist das Federungs-Element austauschbar. Die in der Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
der Erfindung geschilderten Federungs-Elemente dienen lediglich als
Beispiel. Alternative Ausführungsformen
jeglicher Art des Federungs-Elements, beispielsweise als Gasdruck-Feder, sind möglich. Die
Exzenter-Scheibe 30 hat einen kreisförmigen Querschnitt mit einer Symmetrieachse
und ist exzentrisch mit der Welle 28, welche drehbar um
eine Drehachse 35 gelagert ist, kraftschlüssig und/oder
formschlüssig
und/oder stoffschlüssig
verbunden. Dabei hat die Symmetrieachse der kreisförmigen Exzenter-Scheibe 30 einen Abstand
d von der Drehachse 35. Das Lager 31 kann als
Gleitlager oder vorteilhaft als Wälzlager ausgebildet sein. Durch
den Abstand d ist die maximale Ver schiebbarkeit der Membran 9 und
somit das maximale Hubvolumen der Verdrängungs-Pumpe 1 begrenzt.At the housing rear wall 6 is an engine from the outside 26 by means of fastening screws 27 mounted rotationally secure. The motor 26 has a wave 28 on, which by a recess, not shown in the figures in the housing rear wall 6 in the interior of the case 2 protrudes. With the wave 28 connected is a drive device 29 , It is possible the drive device 29 to drive via alternative drives, such as a linear or piezo drive. The drive device 29 includes an eccentric disc 30 , one with the eccentric disc 30 about a camp 31 low-friction connecting rod 32 and one on the connecting rod 32 displaceable, by means of a leaf spring 33 trained suspension element sprung mounted membrane tether element 34 , Advantageously, the suspension element is exchangeable. The described in the description of the embodiments of the invention suspension elements are only an example. Alternative embodiments of any kind of the suspension element, for example as a gas pressure spring, are possible. The eccentric disc 30 has a circular cross section with an axis of symmetry and is eccentric with the shaft 28 which is rotatable about an axis of rotation 35 is mounted, non-positively and / or positively connected and / or materially connected. In this case, the axis of symmetry of the circular eccentric disc 30 a distance d from the axis of rotation 35 , The warehouse 31 can be designed as a sliding bearing or advantageous as a rolling bearing. By the distance d is the maximum shiftability Ver the membrane 9 and thus the maximum displacement of the displacement pump 1 limited.
Das
Pleuel 32 weist eine Pleuel-Längsachse 50 auf und
ist in der oberen bzw. unteren Totpunktstellung, d. h. wenn die
Symmetrieachse der Exzeterscheibe 30 und die Pleuel-Längs-Achse 50 in
die Mittel-Längs-Ebene 51 fallen,
im Wesentlichen symmetrisch zur Mittel-Längs-Ebene 51 ausgebildet.
Das Membran-Anbinde-Element 34 ist entlang der Pleuel-Längs-Achse 50 verschiebbar
gefedert im Pleuel 32 gelagert. Darüberhinaus ist das Membran-Anbinde-Element 34 kraftschlüssig und/oder
formschlüssig und/oder
stoffschlüssig
mit der Blattfeder 33 verbunden. Die Blattfeder 33 ist
außerdem
kraftschlüssig und/oder
formschlüssig
mit dem Pleuel 32 verbunden.The connecting rod 32 has a connecting rod longitudinal axis 50 on and is in the top and bottom dead center position, ie when the symmetry axis of the eccentric disc 30 and the connecting rod longitudinal axis 50 in the middle longitudinal plane 51 fall, substantially symmetrical to the central longitudinal plane 51 educated. The membrane attachment element 34 is along the connecting rod longitudinal axis 50 slidably sprung in the connecting rod 32 stored. In addition, the membrane is anbin de-element 34 non-positively and / or positively and / or cohesively with the leaf spring 33 connected. The leaf spring 33 is also non-positive and / or positive with the connecting rod 32 connected.
Die
Blattfeder 33 ist in einer Pleuel-Aussparung 36 elastisch
verformbar im Pleuel 32 gelagert. Die Pleuel-Aussparung 36 ist
im Wesentlichen D-förmig
ausgebildet. Sie ist auf der der Membran 9 zugewandeten
Seite durch einen im Wesentlichen flachen oberen Anschlag 37 begrenzt.
Im Bereich der Mittel-Längs-Ebene
des Pleuels 32 ist der obere Anschlag 37 von einer
Durchführöffnung 38 durchbrochen.
Auf der dem oberen Anschlag 37 gegenüberliegenden Seite der Pleuel-Aussparung 36 ist
die Pleuel-Aussparung 36 durch einen unteren Anschlag 39 begrenzt.
Der untere Anschlag 39 ist im Wesentlichen kreisbogenförmig gekrümmt ausgebildet.
Das Membran-Anbinde-Element 34 ist durch die Durchführöffnung 38 hindurchreichend
zwischen der Blattfeder 33 in der Pleuel-Aussparung 36 und
der Membran 9 angeordnet. Das Membran-Anbinde-Element 34 ist
hierbei zumindest kraftschlüssig
sowohl mit der Blattfeder 33 als auch mit der Membran 9 verbunden. Das
Membran-Anbinde-Element 34 kann einteilig mit der Blattfeder 33 ausgebildet
sein.The leaf spring 33 is in a connecting rod recess 36 elastically deformable in the connecting rod 32 stored. The connecting rod recess 36 is essentially D-shaped. She is on the membrane 9 facing side by a substantially flat top stop 37 limited. In the middle-longitudinal plane of the connecting rod 32 is the top stop 37 from a passage opening 38 breached. On the top stop 37 opposite side of the connecting rod recess 36 is the connecting rod recess 36 through a lower stop 39 limited. The bottom stop 39 is formed substantially arcuate curved. The membrane attachment element 34 is through the passage opening 38 passing between the leaf spring 33 in the connecting rod recess 36 and the membrane 9 arranged. The membrane attachment element 34 This is at least non-positively with both the leaf spring 33 as well as with the membrane 9 connected. The membrane attachment element 34 Can be made in one piece with the leaf spring 33 be educated.
Das
Membran-Anbinde-Element 34 weist einen zylinderförmigen Fortsatz 42 auf.
Die Membran 9 weist auf der dem Membran-Anbinde-Element 34 zugewandten
Seite eine hohlzylinderförmige
Aufnahme 40 auf, in welche das der zylinderförmige Fortsatz 42 formschlüssig gesteckt
ist.The membrane attachment element 34 has a cylindrical extension 42 on. The membrane 9 indicates the membrane tethering element 34 facing side a hollow cylindrical receptacle 40 into which the cylindrical extension 42 is inserted form-fitting.
Auf
die Funktion der Verdrängungs-Pumpe 1 wird
später
eingegangen.On the function of the displacement pump 1 will be discussed later.
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 8 bis 14 ein
zweites Ausführungsbeispiel
beschrieben. Identische Teile erhalten die selben Bezugszeichen
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche
jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten die selben Bezugszeichen mit
einem nachgestellten a. Der zentrale Unterschied gegenüber dem
ersten Ausführungsbeispiel
besteht darin, dass das Federungs-Element als Schraubendruckfeder 33a ausgebildet
ist. Die Schraubendruckfeder 33a ist austauschbar. Die
Pleuel-Aussparung 36a ist im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Die
Schraubendruckfeder 33a ist auf einem zylinderförmigen mittig
in der Pleuel-Aussparung 36a angeordneten Federdorn 41 auf
dem Pleuel 32a angeordnet. Die Länge des Federdorns 41 ist
dabei mindestens so groß wie
die Länge
der Schraubendruckfeder 33a im vollständig komprimierten Zustand.
In dieser Ausführungsform
umfasst das Membran-Anbinde-Element 34a einen im Wesentlichen
einseitig geschlossenen, die Schraubendruckfeder 33a umgebenden
Hohlzylinder. Der Zylindermantel kann hierbei unterbrochen sein,
sodass das Membran-Anbinde-Element 34a in Richtung der
Drehachse 35 nicht über
das Pleuel 32a hinaussteht. Auf der der Membran 9 zugewandten
Seite ist das Membran-Anbinde-Element 34a mittels des zylinderförmigen Fortsatzes 42 formschlüssig mit
der Aufnahme 40 der Membran 9 verbunden. Am offenen
Ende des zylinderförmigen
Membran- Anbinde-Elements 34a ist
auf der Außenseite
des Zylindermantels ein Anschlag-Kragen 43a angebracht.
Das Membran-Anbinde-Element 34a ist somit in Längsrichtung
verschiebbar in der Pleuel-Aussparung 36a gelagert, wobei
der Anschlag-Kragen 43a in einer ersten Endstellung an den
oberen Anschlägen 37a anschlägt und in
einer zweiten Endstellung am unteren Anschlag 39a anschlägt. In dieser
Ausführungsform
sind die unteren Anschläge 39a eben,
parallel zu den oberen Anschlägen 37a ausgebildet.
Vorteilhafterweise liegt die den Hohlzylinder an dessen einem Ende
abschließende Stirnwand
in der zweiten Endstellung bündig
am Federdorn 41 an. In diesem Fall ist es nicht zwingend notwendig,
dass der Anschlag-Kragen 43 in
der zweiten Endstellung an den unteren Anschläge 39a anliegt. Die
Länge und
Kompressibilität
der Schraubendruckfeder 33a ist derart auf die Abmessungen
des Federdorns 41 bzw. insbesondere an den Abstand zwischen
den oberen Anschlägen 37a und
den unteren Anschlägen 39a abgestimmt,
dass sie sowohl in der ersten Endstellung des Membran-Anbinde-Elements 34a als
auch in der zweiten Endstellung des Membran-Anbinde-Elements 34a vorgespannt
ist.The following is with reference to the 8th to 14 a second embodiment described. Identical parts are given the same reference numerals as in the first embodiment, to the description of which reference is hereby made. Constructively different but functionally similar parts receive the same reference numerals with a nachgeschlagen a. The main difference with respect to the first embodiment is that the suspension element as a helical compression spring 33a is trained. The helical compression spring 33a is exchangeable. The connecting rod recess 36a is formed essentially cuboid. The helical compression spring 33a is on a cylindrical center in the connecting rod recess 36a arranged spring thorn 41 on the connecting rod 32a arranged. The length of the spring thorn 41 is at least as large as the length of the helical compression spring 33a in the fully compressed state. In this embodiment, the membrane attachment element comprises 34a a substantially closed on one side, the helical compression spring 33a surrounding hollow cylinder. The cylinder jacket can be interrupted in this case, so that the membrane attachment element 34a in the direction of the axis of rotation 35 not over the connecting rod 32a also available. On the membrane 9 facing side is the membrane attachment element 34a by means of the cylindrical extension 42 positive fit with the recording 40 the membrane 9 connected. At the open end of the cylindrical membrane attachment element 34a is a stop collar on the outside of the cylinder jacket 43a appropriate. The membrane attachment element 34a is thus displaceable in the longitudinal direction in the connecting rod recess 36a stored, with the stop collar 43a in a first end position at the top stops 37a strikes and in a second end position at the bottom stop 39a strikes. In this embodiment, the lower stops are 39a even, parallel to the upper stops 37a educated. Advantageously, the end of the hollow cylinder at its one end end wall in the second end position is flush with the spring mandrel 41 at. In this case, it is not mandatory that the stop collar 43 in the second end position on the lower stops 39a is applied. The length and compressibility of the helical compression spring 33a is so on the dimensions of the spring mandrel 41 or in particular to the distance between the upper stops 37a and the lower stops 39a tuned that they are both in the first end position of the membrane tethering element 34a as well as in the second end position of the membrane attachment element 34a is biased.
Auf
die Funktion dieser Verdrängungs-Pumpe 1 wird
später
eingegangen.On the function of this displacement pump 1 will be discussed later.
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 15 bis 21 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten die selben
Bezugszeichen wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, auf dessen
Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche jedoch
funktionell gleichartige Teile erhalten die selben Bezugszeichen
mit einem nachgestellten b. Der zentrale Unterschied gegenüber dem
zweiten Ausführungsbeispiel
besteht darin, dass das Federungs-Element als Elastomerfeder 33b ausgebildet ist.
Die Elastomerfeder 33b ist austauschbar. Sie ist vorteilhafterweise
aus einem elastisch verformbaren Kunststoff, beispielsweise EPDM
oder NBR, gebildet. Die Elastomerfeder 33b ist im Wesentlichen
quaderförmig
ausgebildet mit einer Länge 1 entlang
der Pleuel-Längs-Achse 50,
einer Tiefe t in Richtung der Drehachse 35 sowie einer
Breite b senkrecht zu den beiden anderen Richtungen. Die Pleuel-Aussparung 36b ist
im Wesentlichen quaderförmig
ausgebildet. Sie kann auf der der Gehäuse-Rückwand 6 zugewandten
Seite durch eine Stütz-Platte 44 begrenzt sein.
Die Aussparung 36b kann außerdem auf der der Gehäuse-Rückwand 6 abgewandten
Seite durch eine weitere Stütz-Platte
zumindest teilweise begrenzt sein. In Richtung der Pleuel-Längsachse 50 weist
die Aussparung obere und untere Anschläge 37b und 39b auf.
Das Membran-Anbinde-Element 34b weist
in dieser Ausführungsform
ein eckiges U-Profil
auf. An den beiden freien Enden des U-Profils befinden sich auf
der Außenseite
Anschlag-Kragen 43b. Auf der der Membran 9 zugewandten
Seite des U-Profils befindet sich der zylinderförmige Fortsatz 42.The following is with reference to the 15 to 21 a further embodiment of the invention described. Identical parts are given the same reference numerals as in the second embodiment, to the description of which reference is hereby made. Structurally different but functionally similar parts receive the same reference numerals with a trailing b. The main difference with respect to the second embodiment is that the suspension element as an elastomeric spring 33b is trained. The elastomer spring 33b is exchangeable. It is advantageously formed from an elastically deformable plastic, for example EPDM or NBR. The elastomer spring 33b is formed substantially cuboid with a length 1 along the connecting rod longitudinal axis 50 , a depth t in the direction of the axis of rotation 35 and a width b perpendicular to the other two directions. The connecting rod recess 36b is formed essentially cuboid. It can be on the back of the case 6 facing side by a support plate 44 be limited. The recess 36b Can also be on the back of the case 6 away by side another support plate to be at least partially limited. In the direction of the connecting rod longitudinal axis 50 the recess has upper and lower stops 37b and 39b on. The membrane attachment element 34b has an angular U-profile in this embodiment. At the two free ends of the U-profile are located on the outside stop collar 43b , On the membrane 9 facing side of the U-profile is the cylindrical extension 42 ,
Im
Folgenden wird die Funktionsweise der Verdrängungs-Pumpe 1 gemäß den vorherigen
Ausführungsformen
beschrieben. Beim Betrieb der Verdrängungs-Pumpe 1 können in
einem Pumpzyklus im Wesentlichen zwei Phasen unterschieden werden:
einerseits eine Ansaugphase, in welcher das Ansaug-Ventil 19 geöffnet ist,
und Fluid durch den Ansaug-Kanal 20 über die Einlass-Öffnung 16 in
die Pumpkammer 15 eintritt, während das Auslass-Ventil 22 geschlossen
ist und dadurch ein Rückströmen von Fluid
aus dem Auslass-Kanal 24 entgegen der Ausström-Richtung 25 in
die Pumpkammer 15 verhindert, andererseits eine Ausströmphase,
während
derer das Ansaug-Ventil 19 geschlossen und das Auslass-Ventil 22 geöffnet ist,
so dass ein Rückströmen von
Fluid aus der Pumpkammer 15 entgegen der Einström-Richtung 21 durch
den Ansaug-Kanal 20 verhindert und ein Ausströmen von
Fluid aus der Pumpkammer 15 in Ausström-Richtung 25 durch
den Auslass-Kanal 24 ermöglicht wird.The following is the operation of the displacement pump 1 described in the previous embodiments. When operating the displacement pump 1 can be distinguished in a pumping cycle essentially two phases: on the one hand, a suction, in which the suction valve 19 is open, and fluid through the intake channel 20 over the inlet opening 16 into the pumping chamber 15 enters while the outlet valve 22 is closed and thereby a backflow of fluid from the outlet channel 24 against the outflow direction 25 into the pumping chamber 15 prevents, on the other hand, a Ausströmphase, during which the intake valve 19 closed and the outlet valve 22 is open, allowing a backflow of fluid from the pumping chamber 15 against the inflow direction 21 through the intake channel 20 prevents and leakage of fluid from the pumping chamber 15 in outflow direction 25 through the outlet channel 24 is possible.
Beim
normalen Betrieb der Verdrängungs-Pumpe 1 ist
demnach im Wesentlichen während
des gesamten Pumpzyklus jeweils abwechselnd eines der beiden Ventile 19, 22 geöffnet, während das
jeweils andere der beiden Ventile 19, 22 geschlossen
ist. Ob das Ventil 19 bzw. 22 geöffnet oder geschlossen
ist, hängt
hierbei vom jeweiligen, am Ventil 19 bzw. 22 anliegenden
Druckgefälle
ab, d. h. vom Unterschied des Fluiddrucks pK(t) in der Pumpkammer 15 und
dem Druck pI im Ansaug-Kanal 20 bzw. dem Druck pO im Auslass-Kanal 24.
In der Regel gilt: pO pI, wobei sowohl pO als auch pI zumindest
für die
Dauer eines Zyklus im Wesentlichen konstant sind. Der Fluiddruck
pK(t) in der Pumpkammer 15 hingegen verändert sich zyklisch mit der
Bewegung der Antriebs-Einrichtung 29, insbesondere mit der
damit verbundenen Bewegung der Membran 9 und der dadurch
verursachten zyklischen Veränderung
des Volumens V(t) der Pumpkammer 15 Ganz allgemein kann
durch eine Verringerung des Volumens V(t) der Druck pK(t) in der
Pumpkammer 15 erhöht
werden, während
eine Vergrößerung des
Volumens V(t) zu einer Abnahme des Drucks pK(t) in der Pumpkammer 15 führen kann.
Die genauen Details des Druckanstiegs bzw. Druckabfalls in der Pumpkammer 15 hängen dabei
unter anderem von der Rotationsgeschwindigkeit der Welle 28 um
die Drehachse 35, der geometrischen Ausformung der Einlass-Öffnung 16 und
der Auslass-Öffnung 17 bzw. des
Ansaug-Kanals 20 und des Auslass-Kanals 24, den
mechanischen Eigenschaften des Ansaug-Ventils 19 sowie
des Auslass-Ventils 22, der Viskosität und der Kompressibilität des zu
fördernden
Fluids sowie von den Eigenschaften des Federungs-Elements 33; 33a; 33b ab.
Der Kern der erfindungsgemäßen Verdrängungs-Pumpe 1 besteht
darin, die Membran 9 mittels eines Federungs-Elements 33; 33a; 33b gefedert
mit dem Pleuel 32; 32a; 32b zu verbinden
und dadurch insbesondere den, unter anderem von der Kompressibilität des zu
fördernden
Fluids abhängigen,
Druckanstieg bzw. Druckabfall in der Pumpkammer 15 in Abhängigkeit
von der Härte
des Federungs-Elements 33; 33a; 33b zu
dämpfen.During normal operation of the displacement pump 1 is therefore essentially one of the two valves alternately during the entire pumping cycle 19 . 22 open while the other of the two valves 19 . 22 closed is. Whether the valve 19 respectively. 22 is open or closed, depends on the respective, on the valve 19 respectively. 22 applied pressure gradient, ie, the difference of the fluid pressure pK (t) in the pumping chamber 15 and the pressure pI in the suction channel 20 or the pressure pO in the outlet channel 24 , As a general rule: pO pI, where both pO and pI are substantially constant at least for the duration of a cycle. The fluid pressure pK (t) in the pumping chamber 15 On the other hand, the movement of the drive device changes cyclically 29 , in particular with the associated movement of the membrane 9 and the cyclic change in the volume V (t) of the pumping chamber caused thereby 15 In general, by reducing the volume V (t), the pressure pK (t) in the pumping chamber 15 is increased, while increasing the volume V (t) to a decrease of the pressure pK (t) in the pumping chamber 15 can lead. The exact details of the pressure rise or pressure drop in the pumping chamber 15 depend among other things on the rotational speed of the shaft 28 around the axis of rotation 35 , the geometric shape of the inlet opening 16 and the outlet opening 17 or the intake duct 20 and the outlet channel 24 , the mechanical properties of the intake valve 19 and the outlet valve 22 , the viscosity and the compressibility of the fluid to be delivered as well as the properties of the suspension element 33 ; 33a ; 33b from. The core of the displacement pump according to the invention 1 is the membrane 9 by means of a suspension element 33 ; 33a ; 33b sprung with the connecting rod 32 ; 32a ; 32b connect and thereby in particular the, among other things, on the compressibility of the fluid to be pumped, pressure increase or pressure drop in the pumping chamber 15 depending on the hardness of the suspension element 33 ; 33a ; 33b to dampen.
Beim
normalen Betrieb der Verdrängungs-Pumpe 1 wird
die Welle 28 vom Motor 26 in einer Drehrichtung 45 um
die Drehachse 35 angetrieben. Ausgehend von einer oberen
Totpunktstellung der Antriebs-Einrichtung 29 wird im Folgenden
ein vollständiger
Pumpzyklus erläutert.
Zunächst
wird ein Pumpzyklus beschrieben, bei welchem das Federungs-Element 33; 33a; 33b seine
Form nicht verändert,
also starr ist. Dies kann beispielsweise beim Fördern eines kompressiblen Fluids
und/oder bei einer niedrigen Rotationsgeschwindigkeit der Welle 28 und/oder
einem sehr harten Federungs-Element 33; 33a; 33b der
Fall sein. In der oberen Totpunktstellung der Antriebs-Einrichtung 29 wird
die Membran 9 weitgehend gegen die konkave Seite der Kammer-Decken-Platte 10 gepresst
(2; 9; 16). Das Volumen
der Pumpkammer 15 ist in dieser Stellung minimal. Bei einer
Drehung der Welle 28 in Drehrichtung 45 wird die
Membran 9 von der Kammer-Decken-Platte 10 weggezogen
(3; 10; 17). Dadurch
vergrößert sich
das Volumen der Pumpkammer 15. Durch die Vergrößerung des
Volumens der Pumpkammer 15 verringert sich pK(t). Es entsteht
ein relativer Unterdruck in der Pumpkammer 15, so dass
gilt: pK(t) < pI.
Dies führt
dazu, dass das Auslass-Ventil 22 die Auslass-Öffnung 17 verschließt, während das
Ansaug-Ventil 19 öffnet
und somit ein Einströmen
des Fluids durch den Ansaug-Kanal 20, den Ansaug-Übergang 18 und
die Einlass-Öffnung 16 in
die Pumpkammer 15 ermöglicht.
Das Volumen der Pumpkammer 15 wird so lange durch die Drehung
der Exzenter-Scheibe 30 vergrößert, bis sich die Antriebs-Einrichtung 29 im
unteren Totpunkt befindet (4; 11, 18).
Bei einer weiteren Drehung der Exzenter-Scheibe 30 in Drehrichtung 45 (5, 12, 19)
wird die Membran 9 in Richtung auf die Kammer-Decken-Platte 10 zu
gepresst, wodurch sich das Volumen der Pumpkammer 15 verringert.
Dies fuhrt zu einem Anstieg des Drucks pK(t) in der Pumpkammer 15.
Es entsteht ein relativer Überdruck
in der Pumpkammer 15, pK(t) > pO. Der Überdruck in der Pumpkammer 15 führt dazu,
dass das Ansaug-Ventil 19 schließt und somit ein Rückströmen des
Fluids aus der Pumpkammer 15 durch die Einlass-Öffnung 16 in den
Ansaug-Kanal 20 verhindert. Außerdem führt der Überdruck in der Pumpkammer 15 dazu,
dass das Auslass-Ventil 22 öffnet und dadurch ein Ausströmen des
Fluids aus der Pumpkammer 15 durch die Auslass-Öffnung 17 in
den Auslass-Kanal 24 ermöglicht.During normal operation of the displacement pump 1 becomes the wave 28 from the engine 26 in one direction of rotation 45 around the axis of rotation 35 driven. Starting from a top dead center position of the drive device 29 In the following, a complete pumping cycle will be explained. First, a pumping cycle is described in which the suspension element 33 ; 33a ; 33b does not change its shape, so it is rigid. This may be, for example, when delivering a compressible fluid and / or at a low rotational speed of the shaft 28 and / or a very hard suspension element 33 ; 33a ; 33b be the case. In the top dead center position of the drive device 29 becomes the membrane 9 largely against the concave side of the chamber ceiling panel 10 pressed ( 2 ; 9 ; 16 ). The volume of the pumping chamber 15 is minimal in this position. With a rotation of the shaft 28 in the direction of rotation 45 becomes the membrane 9 from the chamber ceiling plate 10 pulled away ( 3 ; 10 ; 17 ). This increases the volume of the pumping chamber 15 , By increasing the volume of the pumping chamber 15 pK (t) decreases. The result is a relative negative pressure in the pumping chamber 15 , so that pK (t) <pI. This causes the outlet valve 22 the outlet opening 17 closes while the intake valve 19 opens and thus an inflow of the fluid through the intake passage 20 , the intake transition 18 and the inlet opening 16 into the pumping chamber 15 allows. The volume of the pumping chamber 15 is so long by the rotation of the eccentric disc 30 enlarged until the drive device 29 located at bottom dead center ( 4 ; 11 . 18 ). Upon further rotation of the eccentric disc 30 in the direction of rotation 45 ( 5 . 12 . 19 ) becomes the membrane 9 towards the chamber ceiling plate 10 too pressed, which increases the volume of the pumping chamber 15 reduced. This leads to an increase in the pressure pK (t) in the pumping chamber 15 , The result is a relative overpressure in the pumping chamber 15 , pK (t)> pO. The overpressure in the pumping chamber 15 causes the intake valve 19 closes and thus a backflow of the fluid the pumping chamber 15 through the inlet opening 16 in the intake channel 20 prevented. In addition, the pressure in the pump chamber leads 15 to that the outlet valve 22 opens and thereby an outflow of the fluid from the pumping chamber 15 through the outlet opening 17 in the outlet channel 24 allows.
Bei
einer weiteren Rotation der Exzenter-Scheibe 30 in Drehrichtung 45 verringert
sich das Volumen der Pumpkammer 15 so lange, bis die Antriebs-Einrichtung 29 wieder
den oberen Totpunkt (vgl. 2; 9; 16)
erreicht.In another rotation of the eccentric disc 30 in the direction of rotation 45 the volume of the pumping chamber decreases 15 until the drive device 29 again top dead center (cf. 2 ; 9 ; 16 ) reached.
Bei
einer weiteren Rotation der Exzenter-Scheibe 30 wiederholt
sich der Zyklus.In another rotation of the eccentric disc 30 the cycle repeats itself.
Im
Folgenden wird ein Pumpzyklus beschrieben, bei welchem das Federungs-Element 33; 33a; 33b maximal
komprimiert wird, also nachgiebig ist. Dies kann beispielsweise
beim Fördern
eines inkompressiblen Fluids und/oder einer hohen Rotationsgeschwindigkeit
der Welle 28 und/oder einem sehr weichen Federungs-Element 33; 33a; 33b der
Fall sein. In der oberen Totpunktstellung der Antriebs-Einrichtung 29 ist
das Federungs-Element 33; 33a; 33b maximal
komprimiert (6; 13; 20).
Das Volumen der Pumpkammer 15 ist zu diesem Zeitpunkt minimal.
Eine Rotation der Exzenter-Scheibe 30 in Drehrichtung 45 führt zu einer
Abnahme der auf das Federungs-Element 33; 33a; 33b wirkenden
Kraft. Dies fuhrt zu einer Entspannung des Federungs-Elements 33; 33a; 33b und
damit ver bunden zu einer Relativverschiebung des Membran-Anbinde-Elements 34; 34a; 34b entlang
der Pleuel-Längs-Achse 50 in
der Pleuel-Aussparung 36; 36a; 36b, so
lange bis das Federungs-Element 33 bzw. der Anschlag-Kragen 43a; 43b an
den oberen Anschlägen 37; 37a; 37b zu
liegen kommt (3; 10; 17).
Eine weitere Rotation der Exzenter-Scheibe 30 in Drehrichtung 45 führt zu einer
Vergrößerung des
Abstands zwischen dem Membran-Anbinde-Element 34; 34a; 34b zur
Kammer-Decken-Platte 10. Aufgrund der zumindest kraftschlüssigen Verbindung zwischen
dem Membran-Anbinde-Element 34; 34a; 34b und
der Membran 9 führt
dies zu einer Zunahme des Volumens der Pumpkammer 15, was
wiederum zu einer Verringerung des Pumpkammerdrucks pK(t) bis zu
einem Unterdruck in der Pumpkammer 15 fährt, pK(t) < pI. Durch den Unterdruck, wenn pK(t) < pI, öffnet sich
das Ansaug-Ventil 19 und ermöglicht somit ein Einströmen des
Fluids aus dem Ansaug-Kanal 20 durch die Einlass-Öffnung 16 in
die Pumpkammer 15. Das Volumen der Pumpkammer 15 vergrößert sich
so lange, bis die Antriebs-Einrichtung 29 den unteren Totpunkt
erreicht (4; 11; 18).
Eine weitere Rotation der Exzenter-Scheibe 30 um die Drehachse 35 führt dann
zu einer Verringerung des Abstands entlang der Pleuel-Längs-Achse 50 zwischen
der Antriebs-Einrichtung 29 und der Membran 9.
Dies fährt
zu einem Anstieg der auf das Federungs-Element 33; 33a; 33b wirkenden
Kraft, was eine Verschiebung des Membran-Anbinde-Elements 34; 34a; 34b in
der Pleuel-Aussparung 36; 36a; 36b zur
Folge hat, so lange bis die vom Federungs-Elelnent 33; 33a; 33b auf
das Membran-Anbinde-Element 34; 34a; 34b wirkende Kraft
eine weitere Verschiebung verhindert, und höchstens so lange bis das Membran-Anbinde-Element 34; 34a; 34b an
den unteren Anschlägen 39; 39a; 39b bzw.
dem Federdorn 41 zum Anschlag kommt (7; 14; 21).The following describes a pumping cycle in which the suspension element 33 ; 33a ; 33b is compressed to a maximum, that is compliant. This can be, for example, when conveying an incompressible fluid and / or a high rotational speed of the shaft 28 and / or a very soft suspension element 33 ; 33a ; 33b be the case. In the top dead center position of the drive device 29 is the suspension element 33 ; 33a ; 33b maximum compressed ( 6 ; 13 ; 20 ). The volume of the pumping chamber 15 is minimal at this time. A rotation of the eccentric disc 30 in the direction of rotation 45 leads to a decrease in the suspension element 33 ; 33a ; 33b acting force. This leads to a relaxation of the suspension element 33 ; 33a ; 33b and thus ver related to a relative displacement of the membrane attachment element 34 ; 34a ; 34b along the connecting rod longitudinal axis 50 in the connecting rod recess 36 ; 36a ; 36b until the suspension element 33 or the stop collar 43a ; 43b at the top stops 37 ; 37a ; 37b to come to rest ( 3 ; 10 ; 17 ). Another rotation of the eccentric disc 30 in the direction of rotation 45 leads to an increase in the distance between the membrane attachment element 34 ; 34a ; 34b to the chamber ceiling plate 10 , Due to the at least positive connection between the membrane attachment element 34 ; 34a ; 34b and the membrane 9 This leads to an increase in the volume of the pumping chamber 15 , which in turn reduces the pumping chamber pressure pK (t) to a vacuum in the pumping chamber 15 moves, pK (t) <pI. Due to the negative pressure, when pK (t) <pI, the intake valve opens 19 and thus allows inflow of the fluid from the suction channel 20 through the inlet opening 16 into the pumping chamber 15 , The volume of the pumping chamber 15 increases until the drive device 29 reached the bottom dead center ( 4 ; 11 ; 18 ). Another rotation of the eccentric disc 30 around the axis of rotation 35 then leads to a reduction of the distance along the connecting rod longitudinal axis 50 between the drive device 29 and the membrane 9 , This leads to an increase in the suspension element 33 ; 33a ; 33b acting force, causing a shift of the membrane tethering element 34 ; 34a ; 34b in the connecting rod recess 36 ; 36a ; 36b As a result, until the suspension Elelnent 33 ; 33a ; 33b on the membrane attachment element 34 ; 34a ; 34b acting force prevents further displacement, and at most as long as the membrane-tying element 34 ; 34a ; 34b at the bottom stops 39 ; 39a ; 39b or the spring pin 41 comes to a stop ( 7 ; 14 ; 21 ).
Bei
einer weiteren Rotation der Exzenter-Scheibe 30 um die
Drehachse 35 presst das Pleuel 32; 32a; 32b die
Membran 9 mittels des Membran-Anbinde-Elements 34; 34a; 34b in
Richtung auf die Kammer-Decken-Platte 10,
wodurch das Volumen der Pumpkammer 15 verringert wird.
Dies führt zu
einem Anstieg des Drucks pK(t) in der Pumpkammer 15, was
wiederum, wenn pK(t) > pI,
ein Schließen
des Ansaug-Ventils 19 zur Folge hat, wodurch ein Rückströmen des
Fluids aus der Pumpkammer 15 durch die Einlass-Öffnung 16 in
den Ansaug-Kanal 20 entgegen der Einström-Richtung 21 verhindert wird.
Andererseits öffnet
sich das Auslass-Ventil 22, wenn pK(t) > pO, und ermöglicht somit ein Ausströmen des
Fluids aus der Pumpkammer 15 durch die Auslass-Öffnung 17 in
den Auslass-Kanal 24 in Ausström-Richtung 25. Das
Volumen der Pumpkammer 15 vermindert sich so lange, bis
die Antriebs-Einrichtung 29 ihren oberen Totpunkt erreicht
(6; 13; 20).In another rotation of the eccentric disc 30 around the axis of rotation 35 presses the connecting rod 32 ; 32a ; 32b the membrane 9 by means of the membrane attachment element 34 ; 34a ; 34b towards the chamber ceiling plate 10 , reducing the volume of the pumping chamber 15 is reduced. This leads to an increase of the pressure pK (t) in the pumping chamber 15 , which in turn, if pK (t)> pI, closing the intake valve 19 resulting in a backflow of the fluid from the pumping chamber 15 through the inlet opening 16 in the intake channel 20 against the inflow direction 21 is prevented. On the other hand, the outlet valve opens 22 if pK (t)> pO, and thus allows outflow of the fluid from the pumping chamber 15 through the outlet opening 17 in the outlet channel 24 in outflow direction 25 , The volume of the pumping chamber 15 diminishes until the drive device 29 reached its top dead center ( 6 ; 13 ; 20 ).
Bei
einer weiteren Rotation der Exzenter-Scheibe 30 wiederholt
sich der Zyklus.In another rotation of the eccentric disc 30 the cycle repeats itself.
Wie
viel sich das Federungs-Element 33; 33a; 33b jeweils
während
eines Zyklus verformt und bei welcher Phase des Zyklus das Membran-Anbinde-Element 34; 34a; 34b am
oberen Anschlag 37; 37a; 37b und gegebenenfalls
am unteren Anschlag 39; 39a; 39b zu liegen
kommt, hängt
im Einzelnen unter anderem von der Kompressibilität des zu
fördernden
Fluids, der Rotationsgeschwindigkeit der Welle 28 und der
Härte des
Federungs-Elements 33; 33a; 33b ab.
Durch die gefederte Anbindung der Membran 9 an die Antriebs-Einrichtung 29 werden insbesondere
in der oberen bzw. unteren Totpunktstellung auftretende Kraftspitzen
auf die Antriebs-Einrichtung 29, die Membran 9,
die Pumpkammer 15 und die Ventile 19, 22 gedämpft. Durch
eine gezielte Wahl eines Federungs-Elements 33; 33a; 33b mit
entsprechenden Dämpfungs-Eigenschaften lässt sich
die Verdrängungs-Pumpe 1 gezielt
an die zu erwartenden Betriebsbedingungen anpassen. Dadurch kann
das Saugvermögen
der Verdrängungs-Pumpe 1 in
Abhängigkeit
des zu fördernden Fluids
optimiert und die Belastung auf die Verdrängungs-Pumpe 1, insbesondere
deren bewegte Teile vermindert werden.How much the suspension element 33 ; 33a ; 33b each deformed during a cycle and at which stage of the cycle the membrane attachment member 34 ; 34a ; 34b at the top stop 37 ; 37a ; 37b and optionally at the bottom stop 39 ; 39a ; 39b depends in particular on the compressibility of the fluid to be pumped, the rotational speed of the shaft 28 and the hardness of the suspension element 33 ; 33a ; 33b from. Due to the sprung connection of the membrane 9 to the drive device 29 Force peaks occurring in particular in the upper or bottom dead center position on the drive device 29 , the membrane 9 , the pumping chamber 15 and the valves 19 . 22 attenuated. By a specific choice of a suspension element 33 ; 33a ; 33b with corresponding damping properties can be the displacement pump 1 specifically adapted to the expected operating conditions. This allows the pumping speed of the displacement pump 1 optimized depending on the fluid to be pumped and the load on the displacement pump 1 , In particular, their moving parts are reduced.
Außerdem führt die
gefederte Anbindung der Verdrängungs-Einheit,
d. h. der Membran 9, an die Antriebs-Einrichtung 29 zu
einer automatischen Anpassung des Hub-Volumens der Verdrängungs-Pumpe 1 an
die Kompressibilität
des zu fördernden
Fluids und der Antriebs-Geschwindigkeit der Antriebs-Einrichtung 29.
Allgemein lässt
sich feststellen, dass das Kompressionsverhältnis des zu fördernden
Fluids in der Pumpkammer 15 um so größer ist je weniger das Membran-Anbinde-Element 34; 34a; 34b während eines
Pumpzyklus in der Pleuel-Aussparung 36; 36a; 36b verschoben
wird, d. h. je höher
die Kompressibilität
des zu fördernden
Fluids, bei gleichem Federungs-Element 33; 33a; 33b,
bzw. je härter
das Federungs-Element 33; 33a; 33b bei
gleicher Kompressibilität
des zu fördernden
Fluids ist. Andererseits führt eine
geringere Kompressibilität
des zu fördernden Fluids
zu einer stärkeren
Belastung des Federungs-Elements 33; 33a; 33b,
was im Allgemeinen eine größere Verschiebung
des Membran-Anbinde-Elements 34; 34a; 34b in
der Pleuel-Aussparung 36; 36a; 36b und
damit ein vermindertes Hub-Volumen zur Folge hat.In addition, the sprung connection of the displacement unit, ie the membrane leads 9 , to the drive device 29 to automatically adjust the displacement of the displacement pump 1 to the compressibility of the fluid to be delivered and the drive speed of the drive device 29 , In general, it can be stated that the compression ratio of the fluid to be pumped in the pumping chamber 15 the larger the less the membrane attachment element 34 ; 34a ; 34b during a pumping cycle in the connecting rod recess 36 ; 36a ; 36b is shifted, ie the higher the compressibility of the fluid to be delivered, with the same suspension element 33 ; 33a ; 33b , or the harder the suspension element 33 ; 33a ; 33b with the same compressibility of the fluid to be delivered. On the other hand, a lower compressibility of the fluid to be conveyed leads to a greater load on the suspension element 33 ; 33a ; 33b which generally results in a larger displacement of the membrane tethering element 34 ; 34a ; 34b in the connecting rod recess 36 ; 36a ; 36b and thus results in a reduced lift volume.
Generell
lässt sich
festhalten, dass mit einem weicheren Federungs-Element 33; 33a; 33b das Kompressionsverhältnis und
damit das Hub-Volumen der
Verdrängungs-Pumpe 1 abnimmt.Generally it can be stated that with a softer suspension element 33 ; 33a ; 33b the compression ratio and thus the stroke volume of the displacement pump 1 decreases.