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Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
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Herkömmliche Kolbenpumpen weisen ein Pumpengehäuse etwa im Form eines Trägerteils und einen daran gehaltenen Antriebsmotor mit einer um eine Hauptrotationsachse rotierenden Antriebswelle auf. In einem Pumpenkopf ist ein Pumporgan in Form eines Kolbens angeordnet, der eine Pumpenkammer begrenzt und über einen geeigneten Exzentertrieb von der Antriebswelle des Motors oszillierend angetrieben ist.
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Am Trägerteil sind ein Einlassanschluss und ein Auslassanschluss vorgesehen, die jeweils mit der Pumpenkammer über eine Wechselventilanordnung wechselseitig im Sinne eines Ansaug- und Ausstoßtaktes verbindbar sind.
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Bei herkömmlichen Kolbenpumpen ist diese Wechselventilanordnung durch zwei passive Rückschlagventile in entsprechenden Einlass- und Auslasskanälen von und zur Pumpenkammer gebildet, die eine gewisse unvorteilhafte Abhängigkeit von wechselnden Umgebungsbedingungen zeigen. Eine positive Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass kann darüber hinaus zu einem unkontrollierten Strom von Pumpmedium über die Pumpe führen.
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Die erwähnten Rückschlagventile sind darüber hinaus in der Regel als Membranventile ausgeführt, die hinsichtlich ihres Öffnungs- und Schließverhaltens insbesondere für Dosierpumpen wenig definiert und verschleißanfällig sind.
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Dementsprechend sind derartige bekannte Kolbenpumpen insbesondere für hochpräzise Dosierpumpen nur bedingt geeignet.
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Das Grundprinzip einer Drehkolbenpumpe mit einer Antriebsübertragungsvorrichtung ist beispielsweise aus den Druckschriften
US 1 622 816 A ,
FR 727 840 A ,
GB 241 956 A oder
US 2 574 921 A bekannt.
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Drehkolbenpumpen mit angetriebenem Pumpenkopf sind exemplarisch in den Druckschriften
DE 199 54 728 A1 oder
WO 86 / 04 961 A1 gezeigt.
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Grundsätzlich sind bei Dosierpumpen als Ersatz für die als nachteilig erkannten Membranventile Ventilkonstruktionen mit einer Ventilscheibe bekannt, die mit einer Durchflussöffnung wechselweise mit entsprechenden nierenförmigen Ableitkanälen verbunden werden können. Solche Scheibenventil-Konstruktionen sind beispielsweise aus der
DE 10 2012 200 501 A1 , der
DE 31 22 722 A1 oder der
DE 34 16 983 A1 bekannt. Problematisch bei diesen Konstruktionen ist die schwierige Ansteuerung der Ventilscheibe, die beispielsweise bei der Konstruktion gemäß
DE 10 2012 200 501 A1 durch eine magnetisch gekoppelte Aktorscheibe erfolgt.
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Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenpumpe der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass das Pumpverhalten definierter und präziser sowie von äußeren Einflüssen unabhängiger wird.
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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Demnach ist die Kolbenpumpe dadurch charakterisiert, dass
- - der Pumpenkopf im Trägerteil rotierend gelagert und mit der Antriebswelle in einer Orientierung verbunden ist, dass die Oszillationsrichtung des Kolbens orthogonal zur Hauptrotationsachse der Antriebswelle gerichtet ist,
- - für den Kolben ein Antriebsübertragungselement vorgesehen ist, das
- = einerseits auf dem Pumpenkopf in der Oszillationsrichtung des Kolbens verschiebbar gelagert und mit der Kolbenstange des Kolbens antriebskinematisch verbunden ist, sowie
- = in einer exzentrisch zur Hauptrotationsachse drehbar gelagerten Lagerscheibe orthogonal zur Oszillationsrichtung des Kolbens verschiebbar geführt ist, derart, dass
- = bei der von der Antriebswelle hervorgerufene Drehung der Pumpenkammer und der rotatorischen Mitnahme des Antriebsübertragungselementes durch die Pumpenkammer aufgrund der exzentritätsbedingten Verschiebungen des Antriebsübertragungselementes relativ zur Pumpenkammer und zur Lagerscheibe das Antriebsübertragungselement mit der Kolbenstange die oszillatorische Bewegung des Kolbens in der Pumpenkammer erzeugt, sowie
- - durch die Rotation des Pumpenkopfes eine darin angeordnete Pumpmediumleitung wechselweise mit dem Einlass- oder Auslassanschluss verbunden ist.
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Durch die Kombination der im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale wird eine vom Stand der Technik völlig abweichende Ventilsteuerung erzielt. Praktisch wird die Rotation der Wechselventilanordnung durch die rotierende Lagerung des Pumpenkopfes erzeugt, wobei von dieser Rotationsbewegung gleichzeitig der Antrieb des Kolbens über das exzentrisch dazu in einer Lagerscheibe angeordnete und relativ zu dieser und den Pumpenkopf verschiebbare Antriebsübertragungselement abgeleitet wird. Zusammenfassend ergibt sich dadurch ein definiertes Pumpverhalten, das von den äußeren Bedingungen am Einlass- und Auslassanschluss praktisch unabhängig ist. Die Ventilanordnung selbst ist verschleißarm, da auf Membranventile verzichtet werden kann.
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In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes angegeben. So kann das Antriebsübertragungselement als käfigartiges Teil ausgebildet sein, das mit Gleitführungen gegenüber dem Pumpenkopf einerseits und der Lagerplatte andererseits verschiebbar geführt ist. Dies stellt eine konstruktiv einfache Ausführung für dieses Bauteil dar, mit dem die durch die Exzentrizität der Lagerung des Antriebsübertragungselements gegenüber dem Pumpenkopf hervorgerufene, umlaufende Relativverschiebung des Antriebsübertragungselementes problemlos ermöglicht wird.
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Eine konstruktiv besonders einfache, aber robuste Ausführungsform für die bewegten Hauptteile der Pumpe ist die paarweise einstückige Ausbildung von Kolben, Kolbenstange und/oder Antriebsübertragungselement.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Lagerscheibe in einem Wälzlagerring am Trägerteil drehbar gelagert sein. Dies stellt eine besonders exakte und leicht laufende Lagerung der Lagerscheibe dar, die sich insbesondere im Zusammenhang mit dem Einsatzzweck der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe als Dosierpumpe im Sinne eines exakten Rotationslaufes als besonders vorteilhaft erweist.
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Zur Integration der eingangs beschriebenen Bauart eines Scheibenventils in die erfindungsgemäße Kolbenpumpe ist als bevorzugte Weiterbildung vorgesehen, dass der Pumpmediumkanal von der Pumpenkammer parallel mit Abstand zur Hauptrotationsachse im Pumpenkopf zu einer zwei nierenförmige Teilringkanäle aufweisenden Wechselventilanordnung im Trägerteil führt, über die der Pumpmediumkanal wechselweise im Sinne eines Ansaug- und Ausstoßtaktes mit dem Einlassanschluss oder Auslassanschluss der Pumpe verbindbar ist. Von der Rotation der Pumpkammer wird also nicht nur der Antrieb des Kolbens, sondern auch die Steuerung der Wechselventilanordnung abgeleitet.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Wechselventilanordnung sehen die Ausrüstung mit einer rotierenden Dichtscheibe mit einer Ventilöffnung vor, über die der Pumpmediumkanal mit dem Einlassanschluss oder Auslassanschluss wechselweise verbindbar ist. Insbesondere wenn die Wechselventilanordnung am Trägerteil unter Kraftbeaufschlagung - insbesondere mittels einer zwischen Auslassanschluss und Wechselventilanordnung eingespannten O-Ring-Dichtung unter Vorspannung - in Richtung auf die Dichtscheibe angeordnet ist, weist die Ventilanordnung dauerhaft eine hohe Dichtigkeit auf. Ferner kann durch die Dichtscheibe bei entsprechend reibungsarmer Auslegung ein verschleißfreier, ruhiger Lauf der Kolbenpumpe erzielt werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft die Anordnung des Auslassanschlusses. Dieser kann derart auf der dem Pumpenkopf abgewandten Seite des Trägerteils angeordnet sein, dass der auslassseitige Pumpendruck auf die Wechselventilanordnung dichtdruckerhöhend wirkt.
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Wenn bisher von einem Pumpenkopf mit einer Pumpenkammer und entsprechend einem Pumpenorgan die Rede war, so können vorteilhafte Weiterbildungen dahingehend realisiert werden, dass zwei oder auch mehr Pumpenkammern nebeneinander mit bezogen auf ihren Takt gegen- oder versetzt laufenden Pumporganen vorgesehen sind. Diese können dann gemeinsam von dem Antriebsübertragungselement über gesonderte Koppelelemente angetrieben sein. Durch mehrfache Pumpkammern und Kolben kann das Förderverhalten der Kolbenpumpe ohne Einbußen bei der Dosiergenauigkeit beispielsweise bei einer Mikrodosierpumpe vergleichmäßigt werden, da die einzelnen Pumpenkammern taktversetzt arbeiten, so dass, wenn eine Pumpenkammer beispielsweise im Ansaugtakt arbeitet, die andere Pumpenkammer gerade im Ausstoßtakt läuft.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe mit ihren bevorzugten Ausbildungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- - Es handelt sich um eine kompakte Kolbenpumpe mit gesteuerten Ventilen und einem geregelten Motor.
- - Durch den speziellen Exzenterantrieb wird der Kolben streng linear betätigt.
- - Die Ventilkonstruktion erfordert nur eine statische Abdichtung und keine sich biegenden Elastomeren. Dies führt zu Pumpen mit sehr hoher chemischer Widerstandsfähigkeit und einer langen Lebensdauer. Weiterhin zeigt die Pumpe keine Neigung zur Leckage gegenüber der Umwelt.
- - Unabhängig vom Motorlauf oder jeglicher Anhalteposition des Motors besteht zu keiner Zeit ein offener Strömungsweg zwischen dem Einlass und Auslass der Pumpe in jedweder Richtung.
- - Die Konstruktion der Pumpenkammer und der Ventile vermeidet Volumenbereiche ohne direkten Kontakt mit dem Flüssigkeitsstrom. Dementsprechend ist das Spülen und Reinigen des Pumpenkopfes einfach realisierbar.
- - Eine Kolbenförderung in Verbindung mit gesteuerten Ventilen führt zu optimierten Druck- und Saugeigenschaften für Gase, Flüssigkeiten und Mischungen von Gasen und Flüssigkeiten.
- - In Verbindung mit einem geschwindigkeits- und richtungsgesteuerten Motor, wie er beispielsweise durch eine Schrittmotor realisiert werden kann, ist der Pumpstrom exakt einstellbar und kann ferner durch eine Richtungsumkehr der Motorrotation einfach reversiert werden. Aufgrund der praktisch nicht vorhandenen Elastizitäten im gesamten Aufbau ist die Strömungsrate zeitlich sehr konstant und Umwelteinflüsse werden minimiert. Die Strömung ist nahezu unabhängig von sich änderndem Rück- oder Einlassdruck und bleibt sogar dann konstant, wenn am Einlass der Pumpe ein Überdruck herrscht.
- - Mit einer optionalen Positionserfassung können Fehlschritte, wie beispielsweise ausgelassene Schritte, des Schrittmotors kompensiert werden. Dies erlaubt ferner ein ganz bestimmtes, definiertes Volumen durch Zählung der Motorumdrehungen abzugeben.
- - Insgesamt zeigt die erfindungsgemäße Pumpe eine hohe Strömungspräzision von beispielsweise 1 Prozent und darunter auf. Sie ist ruhig und arbeitet mit sehr geringen Vibrationen.
- - Die reale Konstruktion der Kolbenpumpe für die Serienproduktion ist in hohem Maße an die jeweiligen Anforderungen der Anwendung anpassbar. So sind die Strömungsraten in Größenordnungen zwischen µl/min bis l/min skalierbar. Das Material der benetzten Bereiche kann der erforderlichen chemischen Widerstandsfähigkeit entsprechen. Die Flüssigkeitsanschlüsse sind oben am Kopf der Pumpe angeordnet, wobei deren Detailposition und -ausrichtung frei wählbar sind. Für die benetzten Teile der Pumpe kann eine hohe Wartungsfreundlichkeit, beispielsweise für einen leichten Austausch, erzielt werden. Durch das robuste Design der Pumpenteile können auch Medien mit hohen Viskositäten gefördert werden.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Kolbenpumpe,
- 2 einen Axialschnitt der Pumpe gemäß Schnittlinie II-II nach 1,
- 3A, 3B und 3C Radialschnitte durch die Pumpe gemäß Schnittlinie IIIA-IIIA, IIIB-IIIB und IIIC-IIIC nach 2,
- 4 eine Seitenansicht einer schematisiert dargestellten Kolbenpumpe,
- 5 eine Ansicht der Kolbenpumpe gemäß Pfeilrichtung V nach 4 in einer Neutralposition des Kolbens,
- 6 einen Axialschnitt entlang der Schnittlinie VI-VI nach 5,
- 7 einen Radialschnitt entlang der Schnittlinie VII-VII nach 4,
- 8 bis 10 Darstellungen der Kolbenpumpe analog den 5 bis 7 in einer gegenüber der Neutralposition um 45° gedrehten Position des Pumpenkopfes mit Antriebskäfig,
- 11 bis 13 Darstellungen der Kolbenpumpe analog den 5 bis 7 im oberen Totpunkt des Pumpenkopfes mit Antriebskäfig,
- 14 bis 16 Darstellungen der Kolbenpumpe analog den 5 bis 7 im unteren Totpunkt des Pumpenkopfes mit Antriebskäfig,
- 17 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Wechselventilanordnung der Kolbenpumpe gemäß den 4 bis 16,
- 18 und 19 Darstellungen analog den 6 und 7 einer Kolbenpumpe mit doppelter Pumpenkammer, und
- 20 eine perspektivische Darstellung einer Wechselventilanordnung für die Kolbenpumpe gemäß 18 mit doppelter Pumpenkammer.
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Wie aus 1 und 2 deutlich wird, weist die gezeigte Kolbenpumpe ein als Pumpengehäuse fungierendes Trägerteil 1 auf, das ein becherartiges Unterteil 5 und ein deckelartiges Oberteil 6 aufweist. Am Unterteil 5 ist ein elektrischer Antriebsmotor 2 angebracht. Der in den Figuren lediglich schematisch angedeutete Antriebsmotor 2 weist eine um eine Hauptrotationsachse HR rotierende Antriebswelle 3 auf. Ein als Ganzes mit 4 bezeichneter Pumpenkopf weist einen zylindrischen Innenraum 9a auf, in dem in einer separaten Laufbuchse 9b ein Kolben 7 in noch näher zu erläuternder Weise oszillierend angetrieben verschiebbar gelagert ist und damit die Pumpenkammer 8 begrenzt. Der Pumpenkopf 4 ist im Trägerteil 1 in noch näher zu erläuternder Weise rotierend gelagert und dabei mit der Antriebswelle 3 in einer Orientierung verbunden, so dass die Schwingungsrichtung SR des Kolbens 7 orthogonal zur Hauptrotationsachse HR der Antriebswelle 3 gerichtet ist.
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Wie aus 1, 2 und 3A erkennbar ist, sind am deckelartigen Oberteil 6 des Trägerteils 1 an der dem Antriebsmotor 2 abgewandten Seite stutzenartige Auslass- 10 und Einlassanschlüsse 11 vorgesehen. Der Auslassanschluss 10 ist zentral am Oberteil 6 in Richtung der Hauptrotationachse HR angeordnet, der Einlassanschluss 11 liegt seitlich am Oberteil 6 des Trägerteils 1 in zur Hauptrotationachse HR orthogonaler Richtung. Diese Anschlüsse 10, 11 sind mit einer als Ganzes mit 12 bezeichneten Wechselventilanordnung versehen, die wechselweise im Sinne eines Ansaug- und Ausstoßtaktes mit der Pumpenkammer 8 verbindbar ist. Deren Funktion wird im Folgenden noch näher erläutert.
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Zum Antrieb des Kolbens 7 im Pumpenkopf 4 ist ein Antriebsübertragungselement 13 vorgesehen, das im Folgenden der Einfachheit halber als Antriebskäfig 13 bezeichnet wird. Dieser Antriebskäfig 13 ist zum einen, wie beispielsweise aus 3B und 7 deutlich wird, mit seitlichen Streben 14, 15 über Gleitführungen 16 auf dem Pumpenkopf 4 in der Oszillationsrichtung SR des Kolbens 7 verschiebbar gelagert. Ferner sitzt der Antriebskäfig 13 in einer Lagerscheibe 17, die am Trägerteil 1 in einem als Drehlager dienenden Wälzlagerring 18 drehbar gelagert ist. Der Antriebskäfig 13 ist wiederum über Gleitführungen 19 in der Lagerscheibe 17 in einer Richtung verschiebbar gelagert, die orthogonal zu seiner Führungsrichtung am Pumpenkopf 4 gerichtet ist. Dazu ist die Aufnahme 20 der Gleitführung 19 in der Lagerscheibe 17 für den Antriebskäfig 13 breiter ausgeführt, als die entsprechende Dimension des Antriebskäfigs. Genauso ist die im Antriebskäfig 13 vorhandene Öffnung mit den Gleitführungen 16 zur Führung auf dem Pumpenkopf 4 breiter ausgeführt als die entsprechende Dimension des Pumpenkopfs 4. Es können sich also der Antriebskäfig 13 innerhalb der Aufnahme 20 und der Pumpenkopf 4 relativ zueinander in Oszillationsrichtung SR des Kolbens 7 und orthogonal dazu verschieben.
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Wie aus Fig. 3A, aber besonders deutlich aus 9, 12 und 15 erkennbar ist, ist die Lagerscheibe 17 mit ihrem Wälzlagerring 18 so am Trägerteil 1 angeordnet, dass die Drehachse DA der Lagerscheibe 17 zwar parallel zur Hauptrotationsachse HR, allerdings mit einer Exzentrizität EX demgegenüber versetzt angeordnet ist.
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Schließlich ist festzuhalten, dass der Antriebskäfig 13 mit der Kolbenstange 21 des Kolbens 7 verbunden ist. Dabei können Antriebskäfig 13, Kolbenstange 21 und Kolben 7 jeweils paarweise je nach Auslegung einstückig ausgebildet sein.
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Wie aus 2, 6, 9, 12 und 15 deutlich wird, geht im Pumpenkopf 4 von der Pumpenkammer 8 auf der dem Kolben 7 abgewandten Seite ein Pumpmediumkanal 22 ab, der parallel zur Hauptrotationsachse HR mit Abstand davon versetzt zur Wechselventilanordnung 12 hin verläuft und in die Ventilöffnung 23 einer Ventilscheibe 24 mündet. Letztere rotiert insbesondere bei der Ausführungsform gemäß 1 bis 3 in einem Kugellager 45 zusammen mit dem Pumpenkopf 4, der auf dieser Seite über einen flachen Lagerflansch 25 (2) bzw. Achsstummel 25' (6, 9 und 12) im Oberteil 6 rotierend gelagert ist.
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Bei der Ausführungsform gemäß 1 bis 3C stützt sich dieser Lagerflansch 25 mit der Ventilscheibe 24 an einer im Oberteil 6 über eine O-Ringdichtung 30 sitzenden Stützplatte 31 ab, die das zentrale Teil der Wechselventilanordnung 12 darstellt und die beiden Teilringkanäle 26, 27 aufnimmt. Stützplatte 31 und Ventilscheibe 24 weisen an ihren einander zugewandten Kontaktflächen eine zentrale Ausnehmung 33 bildende Vertiefungen auf, mit deren Hilfe die Planizität der gegenseitigen Anlage von Stützplatte 31 und Ventilscheibe 24 leichter erreichbar ist.
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Die Ventilscheibe 24 mit der Ventilöffnung 23 kooperiert mit der Wechselventilanordnung 12, in der - wie aus 3A und 17 deutlich wird - auf einen dem Umlaufdurchmesser der Ventilöffnung 23 entsprechenden Kreislinie die beiden nierenförmigen Teilringkanäle 26, 27 eingebracht sind, die mit dem Einlassanschluss 11 bzw. Auslassanschluss 10 fluidverbunden sind. Bei der in 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform mündet dazu der Einlassanschluss 11 von der Seite her in einen Teilringkanal 27, während der Auslassanschluss 10 über eine Bohrung 32 in der Stützplatte 31 mit dem anderen Teilringkanal 26 verbunden ist.
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Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 bis 17 münden die beiden Anschlüsse 10, 11 von der Seite her jeweils direkt in die Teilringkanäle 26, 27
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Die grundsätzliche Funktionsweise der in den 1 bis 17 gezeigten Kolbenpumpen ist anhand der in den 4 bis 16 schematisch wiedergegebenen Arbeitsstellungen der Pumpe wie folgt zu erläutern:
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In den 5 bis 7 ist die Kolbenpumpe in der Neutralstellung des Kolbens 7, also der Mittenstellung zwischen dem unteren und oberen Totpunkt gezeigt. Bei einer Rotation des Pumpenkopfes 4 bedingt durch den Antriebsmotor 2 dreht sich der Pumpenkopf 4 und nimmt über die Gleitführungen 16 den Antriebskäfig 13 mit. Aufgrund der Exzentrizität EX dessen Lagerung in der Lagerscheibe 17 gegenüber der Hauptrotationsache HR, um die der Pumpenkopf 4 rotiert, verschiebt sich bei dieser Rotation der Antriebskäfig 13 entlang der Gleitführungen 16 und 19 relativ zum Pumpenkopf 4 und Lagerscheibe 17, wodurch der Antriebskäfig 13 mit der Kolbenstange 21 tiefer in den Pumpenkopf 4 eingreift und dementsprechend den Kolben 7 in Richtung oberer Totpunkt bewegt. Eine 45°-Zwischenstellung bei dieser Bewegung ist in den 8 bis 10 gezeigt.
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Bei weiterer Drehung der Antriebswelle 3 des Pumpenkopfs 4 wird der Antriebskäfig relativ zum Pumpenkopf 4 weiter verschoben, bis der Kolben 7 am oberen Totpunkt angekommen ist, wie dies in 11 bis 13 dargestellt ist. Der Pumpenkopf 4 hat sich gegenüber der in den 5 bis 7 gezeigten Neutralstellung um 90° gedreht. Die entsprechende Bewegung des Kolbens 7 entspricht dem Ausstoßtakt der Kolbenpumpe, während dem der Pumpmediumkanal 22 über die Ventilöffnung 23 mit dem einen Teilringkanal 26, der Bohrung 32 und dem Auslassanschluss 10 verbunden ist. Das in der Pumpenkammer 8 befindliche Medium wird also durch den Auslassanschluss 10 ausgestoßen. Bei Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens 7 ist der Rotationswinkel des Pumpenkopfs 4 auch so, dass der Pumpmediumkanal 22 mit der Ventilöffnung 23 in der Ventilscheibe 24 die Überdeckung mit dem Teilringkanal 26 verlässt, so dass der Pumpmediumkanal 22 in diesem Moment dicht abgeschlossen ist. Während des Ausstoßtaktes ist im Übrigen die Stützplatte 31 von der Seite des Auslassanschlusses 11 her druckbelastet, was zusammen mit der durch die O-Ringdichtung 30 erzeugten Vorspannung der Stützplatte 31 für eine praktisch hermetische innere Abdichtung der beweglichen Teile von Pumpenkopf 4 und Wechselventilanordnung 12 mit sich bringt. Die Leckrate der vorliegenden Kolbenpumpe ist also - wenn überhaupt - sehr gering.
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Bei Weiterdrehung der Antriebswelle 3 mit Pumpenkopf 4 um 180° erfolgt eine Umkehr der Relativbewegung von Antriebskäfig 13 zu Pumpenkopf 4 und es wird wieder die Neutralstellung durchlaufen, bis die in den 14 bis 16 gezeigte untere Totpunktstellung des Antriebskäfigs 13 mit dem Kolben 7 erreicht ist. Während dieser Rotationsbewegung ist der Pumpmediumkanal 22 mit der Ventilöffnung 23 in der Ventilscheibe 24 mit dem zweiten Teilringkanal 27 in Überdeckung, so dass bei diesem Ansaugtakt über den Einlassanschluss 11 Pumpmedium in die Pumpkammer 8 eingesaugt werden kann. Bei Erreichen des unteren Totpunktes sind dann der Pumpmediumkanal 22 mit der Ventilöffnung 23 wieder außerhalb des Überdeckungsbereichs mit dem Teilringkanal 27 und die Pumpenkammer 8 im gefüllten Zustand abgeschlossen.
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Die aufgrund der Exzentrität EX der Lagerung des Antriebskäfigs 13 innerhalb der drehbaren Lagerscheibe 17, der Mitnahme des Antriebskäfigs 13 durch den Pumpenkopf 4 und die gegenseitige Verschiebbarkeit dieser Elemente in Oszillationsrichtung SR und orthogonal dazu erfolgende Oszillationsbewegung des Antriebskäfigs 13 ist bei einem Vergleich der 6, 7, 9, 10, 12, 13, 15 und 16 gut erkennbar, so dass der Antriebsmechanismus klar ist. Die Hub-Amplitude dieser Oszillationsbewegung des Kolbens 7 entspricht dabei dem Doppelten der Exzentrizität EX.
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Der Vollständigkeit halber ist noch zu ergänzen, dass bei der schematischen Ausführungsform gemäß 4 bis 17 das die Wechselventilanordnung 12 mit dem Auslass- und Einlassanschluss 10, 11 realisierende Bauteil durch eine Druckfederanordnung 29 im Oberteil 6 in Richtung auf die Ventilscheibe 24 und den Pumpenkopf 4 kraftbeaufschlagt ist, so dass auch bei dieser Ausführungsform eine dichte Aneinanderlage dieser Bauteile und ein entsprechend dichter Verschluss der Wechselventilanordnung 12 unabhängig von den Druckverhältnissen an Ein- und Auslass der Pumpe gewährleistet ist.
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Anhand der 18 bis 20 kann eine alternative Kolbenpumpe mit einem Doppel-Pumpenkopf 4' erläutert werden, der zwei parallel zur Hauptrotationsachse HR nebeneinanderliegende Pumpenkammern 8, 8' mit jeweils einem Kolben 7, 7' aufweist. Letztere sind jeweils in getrennten Innenräumen 9a, 9a' im Pumpenkopf 4' im Sinne des jeweiligen Arbeitstaktes gegenläufig oszillierend verschiebbar gelagert und über ihre Kolbenstangen 21, 21' mit dem Antriebskäfig 13' gekoppelt. Die Antriebskinematik entspricht der oben geschilderten Kolbenpumpe, wobei der Antriebskäfig 13' lediglich in Entgegenstellung zur ersten Kolbenstange 21 die zweite Kolbenstange 21' aufweist, die den zweiten Kolben 7' antreibt. Wie aus 18 deutlich wird, sind die Pumpmediumkanäle 22, 22' der beiden Pumpenkammern 8, 8' jeweils auf den einander zugewandten Seiten der Pumpenkammern 8, 8' angeordnet und führen zu einer Ventilscheibe 24', bei der um 180° versetzt zwei Ventilöffnungen 23, 23' vorgesehen sind - siehe 20. Bei der in 18 und 19 gezeigten Stellung der Kolben 7, 7' in die gleiche Raumrichtung ist in der 18 unten gezeigten Pumpenkammer 8 die obere Totpunktstellung, also das Ende des Ausstoßtaktes erreicht, während bei der oben dargestellten Pumpenkammer 8' der Kolben 7' sich in der unteren Totpunktstellung, also am Ende des Einlasstaktes befindet. In dieser Position nimmt die Ventilscheibe 24' die in 20 dargestellte Position der Wechselventilanordnung 12' im Übergangsbereich zwischen den beiden Teilringkanälen 26, 27 ein. Beim Weiterdrehen des Pumpenkopfes 4' und der entsprechenden Verschiebung des Antriebskäfigs 13' unter Weiterbewegung der beiden Kolben 7, 7' gelangen die beiden Ventilöffnungen 23, 23' in Verbindung zum jeweils anderen Anschluss, so dass erkennbar während einer vollständigen Umdrehung des Pumpenkopfes 4' am Einlassanschluss 11 mit kurzen Unterbrechungen beim Übergang der Ventilöffnungen 23, 23' von einem Teilringkanal 26 zum anderen Teilringkanal 27 immer Ansaugbedingungen und am Auslassanschluss 10 immer Druckbedingungen herrschen.
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Im Übrigen ist die Kolbenpumpe gemäß den 18 bis 20 in ihrem Aufbau und der Funktionsweise in Übereinstimmung mit der Kolbenpumpe gemäß 1 bis 17, so dass sich eine nochmalige Beschreibung erübrigt. Übereinstimmende Bauelemente sind mit identischen Bezugszeichen versehen.
