DE112005002063T5 - Piston pump with low friction - Google Patents
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Abstract
Kolbenpumpe
zum Pumpen eines Fluides, enthaltend:
ein Pumpengehäuse, welches
eine interne Verdrängungskammer
mit einem Einlass und einem Auslass, einer Längsachse und einander gegenüberliegenden
Enden hat;
einen Tauchkolben, welcher in der Kammer längs der
genannten Achse hin und her bewegbar ist;
einen axialen Durchlass
in dem Gehäuse
an einem Ende der Kammer, durch welchen der Kolben sich hin und
her bewegt; und
eine erste und eine zweite ringförmige Dichtung
in dem axialen Durchlass im Allgemeinen koaxial zu dem Durchlass und
im Abstand voneinander in Längsrichtung
des Durchlasses, wobei jede Dichtung so bemessen ist, dass sie in dichtender
Berührung
mit dem Tauchkolben steht;
wobei das Pumpengehäuse frei
von einem Lager ist, welches den Tauchkolben berührt oder seine Bewegung führt, wobei
der Tauchkolben frei von direktem Eingriff mit dem Gehäuse ist
und wobei die genannten Dichtungsberührungen des Tauchkolbens mit
der ersten und der zweiten Dichtung die einzigen...Piston pump for pumping a fluid, comprising:
a pump housing having an internal displacement chamber with an inlet and an outlet, a longitudinal axis and opposite ends;
a plunger which is reciprocable in the chamber along said axis;
an axial passage in the housing at one end of the chamber through which the piston reciprocates; and
a first and a second annular seal in the axial passage generally coaxial with the passage and spaced apart longitudinally of the passage, each seal being sized to be in sealing contact with the plunger;
wherein the pump housing is free of a bearing which contacts or causes movement of the plunger, the plunger being free of direct engagement with the housing, and wherein said sealing contacts of the plunger with the first and second seals are the only ones that ...
Description
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Tinte, welche mit Ultraviolett (UV)-Energie aushärtet, hat weit verbreitete Anwendung in den Druck- und Grafikanzeigeindustrien. Diese Art von Tinte ist hochviskos und hat eine einmalige Chemie, welche spezielle Handhabe und Bedürfnisse erfordert. Ihre Materialzusammensetzung schließt einen Monomer anstelle eines Lösungsmittels, wie in konventionellen Tinten, ein, so dass sie, wenn sie bestrahlt wird, erstarrt. Unglücklicherweise ist UV-Tinte auch empfindlich gegen mechanische Scherbeanspruchung (d. h. Reibung), welche Hitze erzeugt und ein Aushärten der Tinte auslöst. Konventionelle Verdrängungspumpen setzen UV-Tinte einer beachtlichen Reibung aus, während sie gepumpt wird. Folglich bilden sich verfestigte Polymere und sammeln sich in der Pumpe an, was bewirkt, dass die Pumpe festläuft und schließlich versagt. Von besondere Besorgnis sind Spalten zwischen eng-passenden Teilen, welche eine Relativbewegung zueinander haben. Eine konventionelle Pumpe hat bspw. einen hin und her beweglichen Tauchkolben, welcher in einem stationären Lager oder einer stationären Hülse zum Führen der Bewegung und Verhindern eines "Wabbelns" des Tauchkolbens aufgenommen ist, während dieser sich hin und her bewegt. Die eng-passende Gleitbewegung erzeugt örtliche Bereiche hoher Reibung an kleinen Spalten zwischen dem Tauchkolben und dem Lager oder der Hülse. UV-Tinte, welche diese Spalten erreicht, ist anfällig für ein Verfestigen. Erschwerend für dieses Problem ist, dass die Tauchkolbenanordnung abgedichtet sein muss, um Lecks zu vermeiden.Ink, which cures with ultraviolet (UV) energy has widespread Application in the printing and graphic display industries. This type of ink is highly viscous and has a unique chemistry, which special handling and needs requires. Their material composition includes a monomer instead of a Solvent, as in conventional inks, a, so they when irradiated becomes, solidifies. Unfortunately UV ink is also sensitive to mechanical shear stress (i.e., friction), which generates heat and curing of the Ink triggers. Conventional displacement pumps UV ink expose themselves to considerable friction while they do so is pumped. Consequently, solidified polymers form and collect in the pump, which causes the pump to become stuck and after all failed. Of particular concern are gaps between closely-fitting ones Parts that have a relative movement to each other. A conventional one For example, pump has a reciprocating plunger, which in a stationary Warehouse or a stationary Sleeve for guiding the Movement and prevention of a "wobble" of the plunger is recorded while this moving back and forth. The close-fitting sliding movement generates local High friction areas on small gaps between the plunger and the bearing or the sleeve. UV ink reaching these gaps is susceptible to solidification. aggravating for this Problem is that the plunger assembly must be sealed, to avoid leaks.
Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention
Unter den verschiedenen Zielen und Merkmalen der vorliegenden Erfindung sei das Bereitstellen einer Fluidpumpe erwähnt, welche eine geringere Reibungskraft auf das gepumpte Fluid ausübt; das Bereitstellen eines solchen Pumpe, welche ein hochviskoses Fluid, einschließlich UV-Tinte, wirksam pumpt; das Bereitstellen einer solchen Pumpe, welche abgedichtet ist, um eine Leckage von Fluid verhindert; und das Bereitstellen einer solchen Pumpe, welche wirksam und dauerhaft im Gebrauch und kostengünstig zu konstruieren ist.Under the various objects and features of the present invention be mentioned providing a fluid pump, which has a lower frictional force on the pumped fluid exerts; the provision of such a pump, which is a highly viscous fluid, including UV ink, effective pumping; the provision of such a pump, which is sealed to prevent leakage of fluid; and providing such a pump which is effective and durable in use and inexpensive to construct.
Im Allgemeinen dient eine Kolbenpumpe nach der vorliegenden Erfindung dem Pumpen eines Fluides. Die Pumpe weist ein Pumpengehäuse auf, welches eine innere Verdrängungskammer mit einem Einlass und einem Auslass, einer Längsachse und einander gegenüberliegenden Enden hat. Ein Tauchkolben ist in der Kammer längs der Achse hin und her bewegbar. Ein axialer Durchlass ist in dem Gehäuse an einem Ende der Kammer, durch welchen sich der Kolben axial hindurch hin und her bewegt. Erste und zweite ringförmige Dichtungen in dem axialen Durchlass sind im Allgemeinen koaxial zu dem Durchlass und in Längsrichtung des Durchlasses im Abstand voneinander angeordnet. Jede Dichtung ist so bemessen, dass sie Dichtungsberührung mit dem Kolben hat. Das Pumpengehäuse ist frei von einem Lager, welches den Tauchkolben berührt oder dessen Bewegung führt. Der Tauchkolben ist frei von einem direkten Eingriff mit dem Gehäuse und die Dicht berührungen des Kolbens mit der ersten und zweiten Dichtung sind die einzigen Berührungen des Kolbens in dem Gehäuse.in the Generally, a piston pump according to the present invention is used pumping a fluid. The pump has a pump housing, which an inner displacement chamber with an inlet and an outlet, a longitudinal axis and opposed ones Has ends. A plunger is reciprocable in the chamber along the axis. An axial passage is in the housing at one end of the chamber, through which the piston moves axially back and forth. First and second annular Gaskets in the axial passage are generally coaxial to the passage and in the longitudinal direction the passage spaced from each other. Every seal is sized so that it has sealing contact with the piston. The pump housing is free from a bearing that touches the plunger or whose movement leads. The plunger is free of direct engagement with the housing and the sealing touches of the piston with the first and second seals are the only ones touches of the piston in the housing.
Eine Kolbenpumpe dieser Erfindung dient auch unter einem anderen Aspekt dem Pumpen eines Fluides. Die Pumpe schließt ein Pumpengehäuse ein, welche eine Verdrängungskammer mit einem Einlass und einem Auslass, einer Längsachse und einander gegenüberliegenden Enden hat. Ein Tauchkolben ist in der Kammer längs der Achse hin und her bewegbar. Ein axialer Durchlass ist in dem Gehäuse an einem Ende der Kammer, durch welche der Tauchkolben sich axial hindurch hin und her bewegt, wobei der axiale Durchlass wenigstens einen Abschnitt hat, welcher einen minimalen Spielbereich für den Kolben in dem Gehäuse definiert. Der minimale Spielbereich ist so bemessen, dass er den Kolben dort hindurch mit einer Spielpassung aufnimmt. Der Kolben hat einen äußeren Durchmesser D1, der minimale Spielbereich einen inneren Durchmesser D2, und D2 ist um wenigstens etwa 0,015 Inch (0,015 × 2,54 cm) größer als D1.A Piston pump of this invention also serves in another aspect pumping a fluid. The pump includes a pump housing, which is a displacement chamber with an inlet and an outlet, a longitudinal axis and opposed ones Has ends. A plunger is reciprocable in the chamber along the axis. An axial passage is in the housing at one end of the chamber, through which the plunger moves axially back and forth, wherein the axial passage has at least a portion which has a minimal play area for the Piston in the housing Are defined. The minimum play area is dimensioned so that he Piston receives therethrough with a clearance. The piston has an outer diameter D1, the minimum play area has an inner diameter D2, and D2 is greater than at least about 0.015 inches (0.015 x 2.54 cm) D1.
Eine Kolbenpumpe nach dieser Erfindung dient nach einem noch weiteren Aspekt dem Pumpen eines Fluides. Die Pumpe enthält ein Pumpengehäuse, welches eine innere Verdrängungskammer mit einem Einlass und einem Auslass, einer Längsachse und einander gegenüberliegenden Enden hat. Ein Tauchkolben ist in der Kammer längs der Achse hin und her bewegbar. Ein axialer Durchlass ist in dem Gehäuse an einem Ende der Kammer, durch welche sich der Kolben hindurch axial hin und her bewegt, wobei der axiale Durchlass wenigstens ein Abschnitt hat, welcher einen minimalen Spielbereich für den Kolben in dem Gehäuse definiert. Der minimale Spielbereich des axialen Durchlasses hat eine axiale Länge L1, welche geringer ist als 1,0 Inch (1,0 × 2,54 cm).A piston pump according to this invention, in yet another aspect, serves to pump a fluid. The pump includes a pump housing having an internal displacement chamber with an inlet and an outlet, a longitudinal axis and opposite ends. A plunger is reciprocable in the chamber along the axis. An axial passage is in the housing at one end of the chamber through which the piston axially reciprocates, the axial passage having at least a portion defining a minimum clearance area for the piston in the housing. The minimum Play area of the axial passage has an axial length L1 which is less than 1.0 inch (1.0 x 2.54 cm).
Nach einem noch weiteren Aspekt dient eine Kolbenpumpe nach der vorliegenden Erfindung dem Pumpen eines Fluides. Die Pumpe weist ein Pumpengehäuse auf, welches eine interne Verdrängungskammer mit einem Einlass und einem Auslass, einer Längsachse und einander gegenüberliegenden Enden hat. Das Gehäuse schließt einen Pumpenkopf, einen an dem Kopf angebrachten Zylinder und eine Buchse ein, welche im Allgemeinen gegenüber dem Zylinder an dem Kopf angebracht ist. Ein Tauchkolben ist in der Kammer längs der Achse hin und her bewegbar. Ein axialer Durchlass ist in der Buchse, durch welche sich der Tauchkolben axial hin und her bewegt, vorgesehen. Erste und zweite ringförmige Dichtungen in dem axialen Durchlass sind allgemein koaxial zu dem Durchlass und in Längsrichtung des Durchlasses im Abstand voneinander vorgesehen. Jede Dichtung ist so bemessen, dass sie in dichtender Berührung mit dem Tauchkolben steht und einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit zwei einander gegenüberliegenden Schenkeln in jeweiliger dichtender Berührung mit dem Tauchkolben und dem Gehäuse hat. Die beiden Schenkel jeder Dichtung sind asymmetrisch. Der axiale Durchlass hat einen Zwischenabschnitt zwischen den Dichtungen, welcher so bemessen ist, dass er den Tauchkolben dort hindurch mit einer Spielpassung aufnimmt. Innere Schultern sind an einander gegenüberliegenden Längsenden des Zwischenabschnittes vorgesehen. Jede der Dichtungen ist benachbart einer jeweiligen Schulter in dem axialen Durchlass positioniert, wobei wenigstens eine der Dichtungen von einer Gewindemutter gehalten wird. Das Pumpengehäuse ist frei von einem Lager, welches den Tauchkolben berührt oder seine Bewegung führt. Der Tauchkolben ist frei von direktem Eingriff mit dem Gehäuse und die Dichtberührungen des Kolbens mit der ersten und zweiten Dichtung sind die einzigen Berührungen des Tauchkolbens in dem Gehäuse.To In yet another aspect, a piston pump according to the present invention is used Invention for pumping a fluid. The pump has a pump housing, which is an internal displacement chamber with an inlet and an outlet, a longitudinal axis and opposite ends Has. The housing includes a pump head, a cylinder attached to the head and a Bushing, which is generally opposite the cylinder on the head is appropriate. A plunger is in the chamber along the Axis movable back and forth. An axial passage is in the socket, through which the plunger moves axially back and forth provided. First and second annular seals in the axial passage are generally coaxial with the passage and in the longitudinal direction the passage at a distance from each other. Every seal is sized to be in sealing contact with the plunger and a substantially U-shaped Cross-section with two opposite legs in respective sealing contact with the plunger and the housing Has. The two legs of each seal are asymmetrical. The axial Passage has an intermediate portion between the seals, which is sized so that he has the plunger through there with a Accommodates clearance. Inner shoulders are at opposite longitudinal ends provided the intermediate section. Each of the seals is adjacent a respective shoulder positioned in the axial passage, wherein at least one of the seals held by a threaded nut becomes. The pump housing is free from a bearing that touches the plunger or his movement leads. The plunger is free of direct engagement with the housing and the sealing touches of the piston with the first and second seals are the only ones touches of the plunger in the housing.
Andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend teilweise offenbar und teilweise hervorgehoben.Other Objects and features of the present invention will become apparent below partially apparent and partially highlighted.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings
Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen entsprechende Teile in den Ansichten der Zeichnungen.Appropriate Reference numerals designate corresponding parts in the views of FIG Drawings.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformdetailed Description of the preferred embodiment
Nunmehr
Bezug nehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf
Wie
in
Bezug
nehmend auf
Die
Pumpe
Das
Pumpengehäuse
Bei
der in
Eine
ringförmige
Nut
Bezug
nehmend auf
Bei
einer Ausführungsform
sind die erste und die zweite Dichtung
Um
die Reibung, insbesondere diejenige, welche von Scherkräften herrühren, welche
auf das gepumpte Fluid ausgeübt
werden, zu reduzieren, ist der äußere Durchmesser
D1 des Tauchkolbens
Die
relativ lose Passung erzeugt wegen der Dichtungskonfiguration keine)
größere Instabilität oder "Wabbeln" in der Bewegung
des Tauchkolbens
Reibung
ist weiterhin verhindert durch die relativ kurze Länge des
engsten Abschnittes des axialen Durchlasses
Wie
in
Darüber hinaus
wird Reibung durch Fehlen von Ventilen oder Absperrsteuerungen in
dem Auslassrohr
In Anbetracht des obigen sieht man, dass mehrere Zielsetzungen der Erfindung erreicht und andere vorteilhafte Ergebnisse erhalten werden.In In view of the above one sees that several objectives of the Achieved invention and other advantageous results.
Wenn beim Einführen der Elemente der vorliegenden Erfindung oder bevorzugter Ausführungsformen von dieser die Artikel "ein", "eine", "der, die, das" und "die genannte" verwendet werden, so bedeutet dies, dass ein oder mehrere der Elemente vorhanden sind. Die Begriffe "enthalten", "einschließen" und "haben" bedeuten "einschließlich", so dass zusätzliche Elemente außer den aufgezählten Elementen vorhanden sein können.If during insertion the elements of the present invention or preferred embodiments from this the articles "a", "an", "the, the," and "the named" are used so this means that one or more of the elements are present. The terms "include," "include," and "have" mean "including," so additional Elements except the enumerated Elements can be present.
Da verschiedene Abänderungen in den oben erwähnten Konstruktionen möglich sind, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, ist es die Absicht, dass alle Dinge, welche in der obigen Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, lediglich zur Veranschaulichung und nicht in beschränkendem Sinne erfolgen.There different modifications in the above mentioned Constructions possible without departing from the scope of the invention, it is the intention that all things which in the above description and in the accompanying drawings are shown for illustration only and not by way of limitation Senses take place.
Zusammenfassung:Summary:
Kolbenpumpe mit niedriger ReibungPiston pump with lower friction
Eine Kolbenpumpe zum Pumpen eines Fluides, insbesondere zum Pumpen eines Fluides, wie UV-Tinte, welches einer Verfestigung unterworfen ist, wenn es Reibungskräften ausgesetzt ist. Die Pumpe hat eine interne Verdrängungskammer mit einem Einlass und einem Auslass sowie einem Tauchkolben, welcher in der Kammer hin und her bewegbar ist. Der Tauchkolben bewegt sich durch einen axialen Durchlass in dem Gehäuse an einem Ende der Kammer hin und her, wobei der Durchlass so bemessen ist, dass er den Tauchkolben mit einer Spielpassung aufnimmt. Erste und zweite Dichtungen sind in dem axialen Durchlass positioniert. Jede Dichtung ist ringförmig in ihrer Gestalt und erstreckt sich zwischen dem Tauchkolben und dem Gehäuse in abdichtender Berührung mit diesen. Das Pumpengehäuse ist frei von einem Lager, welches den Tauchkolben berührt oder seine Bewegung führt, so dass die Abdichtberührungen zwischen Tauchkolben und Dichtungen die einzigen Berührungen des Kolbens in dem Gehäuse sind.A Piston pump for pumping a fluid, in particular for pumping a Fluids, such as UV ink, which is subject to solidification, if it frictional forces is exposed. The pump has an internal displacement chamber with an inlet and an outlet and a plunger which is in the chamber is movable back and forth. The plunger moves through a axial passage in the housing back and forth at one end of the chamber, the passage being sized that he absorbs the plunger with a clearance fit. First and second seals are positioned in the axial passage. each Seal is ring-shaped in shape and extends between the plunger and the housing in sealing contact with these. The pump housing is free from a bearing that touches the plunger or his movement leads, so that the sealing touches between plungers and seals the only touches of the piston in the housing are.
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