DE1291202B - Elektromagnetische Schwingankerpumpe - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Schwingankerpumpe mit einem Erregerteil, bestehend aus einem E-förmigen Ständerblechpaket und einer Erregerspule sowie einer mit einem Saug-und Druckventil versehenen Kolbenpumpe mit einem federbelasteten Kolben aus magnetisierbarem Material.
• Da die bisher bekannten Pumpen dieser Gattung nur eine geringe Leistung haben, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Schwingankerpumpe zu schaffen, deren Baugröße bei kleinen elektrischen Verlusten in weiten Grenzen in beliebiger Dimension ausgelegt werden kann, äußerst geräuscharm arbeitet und einen besonders kleinen schädlichen Raum aufweist, damit sie nicht nur als Saug- und Druckpumpe, sondern auch als Vakuumpumpe arbeiten kann...
• Zur Lösung der gestellten -Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß auf dem mit einem verkürzten inneren Schenkel ausgestatteten Ständerblechpaket ein gleichfalls lamelliertes Joch befestigt ist, daß in dem verkürzten Schenkel eine Längsbohrung vorgesehen ist, die in dem Joch ihre Fortsetzung findet, wobei in der Längsbohrung ein dünnwandiges Zylinderrohr aus nichtmagnetischem Material angeordnet ist, welches die Pumpenelemente aufnimmt, deren Kolben den durch den zwischen dem verkürzten Schenkel und dem Joch gebildeten ringförmigen Luftspalt unterbrochenen magnetischen Fluß des Pakets synchron mit der Erregerfrequenz schließt und öffnet.
• Es sind nunmehr bereits Pumpen bekanntgeworden, die ein topfförmiges Gehäuse aufweisen, das aus einem äußeren Rohr, einem inneren Zentralrohr und zwei Deckeln zusammengesetzt ist, wobei das Zentralrohr aus Vollmaterial besteht, in sich die Pumpenelemente aufnimmt und als Kern für die elektrische Spule dient. Im Gegensatz zu dem Erfindungsgegenstand bildet das Zentralrohr einen Teil des Erregersystems, und die Unterbrechung des magnetischen Flusses erfolgt durch ein ringförmiges Rohrstück aus nichtmagnetischem Material im Erregersystem.
• Während bei dieser Pumpe die radiale Kraftbeanspruchung des Kolbens durch die topfförmige Anordnung des Erregersystems nach allen- Seiten gleichmäßig und durch die geringe Ausnutzung des massiven Eisens verhältnismäßig gering ist, ergeben sich bei der erfindungsgemäß geblechten Ausführung zwei wesentlich größere Kräfte, die nicht radial nach allen Seiten, sondern nur in diametraler Richtung auf den Kolben wirken. Die spezifische Flächenpressung des Kolbens an der Zylinderwand kann dadurch so groß werden, daß die magnetische Kraft in Kolbenachswirkung nicht mehr ausreicht, um den Kolben zu bewegen, d. h., daß der Kolben festklebt.. Hieraus ergibt sich, -daß die geblechte Ausführung zunächst einen Pumpenbetrieb unmöglich- --nacht und die Schwingungsmöglichkeit des Kolbens: erst durch die richtige Dimensionierung- des nichtmagnetischen Rohres gegeben ist. Da das Rohr in seiner Stärke in Reihe zu den anderen magnetischen Widerständen liegt, schwächt es den Fluß und wirkt der Wirkungsgradverbesserung durch die geblechte Ausführung entgegen, d. h., das Rohr soll in seiner Wandstärke möglichst dünn gewählt werden. Auf der anderen Seite wirkt das Rohr ausgleichend für den Spalt zwischen Kolben und Zylinder und gleicht damit die beiden diametralen Kräfte auf .dem Kolben an. Dem dünnwandigen Rohr in dem verkürzten Schenkel des Ständerblechpakets kommt daher eine erfindungswesentliche Bedeutung zu.
• Bei einer anderen bekannten Pumpe findet ein E-förmiges Blechpaket mit drei gleich langen Schenkeln Verwendung, wobei die beiden äußeren Schenkel als Kern für je eine Spule entgegengesetzter Polarität dienen. Der Pumpenzylinder liegt quer zu dem Blechpaket und ist aus starken ringförmigen Teilen zusammengesetzt, die teilweise magnetisch und teilweise nicht magnetisch sind. Diese Pumpe ist in ihrer Leistung ebenfalls beschränkt und gegenüber der erfindungsgemäßen Pumpe grundsätzlich anders wirksam.
• Die Praxis hat gezeigt, daß die neue Schwingankerpumpe gegenüber bekannten Pumpen dieser Gattung einen wesentlich besseren Wirkungsgrad hat und in der Baugröße nicht begrenzt ist. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorschläge lassen sich daher auch Pumpen mit großer Förderleistung herstellen.
• Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen, die Längsschnitte durch zwei Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Schwingankerpumpe zeigen, näher erläutert.
• Gemäß F i g.1 besteht die Pumpe aus einem Gehäuse 1, in dem ein E-förmiges Ständerblechpaket 2 mit Erregerspule 3 und einem gleichfalls paketierten Magnetjoch 4 untergebracht ist. Der mittlere Schenkel s des Ständerblechpakets ist verkürzt, wodurch ein Luftspalt 6 gebildet wird, und mit einer Längsbohrung 7 versehen, die sich auch durch das Joch 4 und das Gehäuse 1 erstreckt. Durch die Längsbohrung ist eine komplette Pumpeneinheit durchgesteckt. Der in einem dünnwandigen Zylinderrohr 8 laufende durchbohrte Kolben 9 besteht aus magnetisierbarem Material und wird durch eine Schraubenfeder 10 in seine Ruhelage gedrückt.
• Auf der .der Schraubenfeder gegenüberliegenden Seite ist in den Kolben ein Druckventil 11 eingebaut, während im angrenzenden Abschlußdeckel 12, an den das Gehäuse 1 angeschraubt ist, ein Saugventil 13 vorgesehen ist. Der Abschlußdeckel 12 weist ferner einen Anschlußstutzen 14 für die Saugleitung auf.
• Am oberen Ende des. Zylinderrohres 8 ist ein mit einem Gewinde versehener Schraubstutzen 15 angeordnet, der in eine entsprechende Gewindebohrung des Abschlußdeckels 12 eingeschraubt ist. Wird dieser- von dem Gehäuse 1 abgehoben, so wird gleichzeitig die gesamte Pumpe aus dem Ständerblechpaket herausgezogen. Im unteren Teil des Zylinderrohres 8 befindet sich ein Verschlußglied 16, das mit einem Anschlußrohr 17 für die -Förderleitung versehen ist.
• Legt man an die Erregerspule 3 eine Wechselspannung an, so versucht der Kolben 9, den noch vorhandenen Luftspalt 6 zu schließen, und wird im Zusammenwirken mit der Schraubenfeder 10 in Schwingung versetzt. Die zu fördernde Flüssigkeit wird über das Saugventil 13 angesaugt und durch das Druckventil 11 und das Anschlußrohr 17 in die Förderleitung gedrückt.
• Die an der Schwingung beteiligten Massen, z. B. Kolben und Schraubenfeder, brauchen hierbei nicht; wie sonst üblich, in Resonanz mit der Erregerschwingung zu liegen, da kein Interesse daran besteht, durch die ohnehin geringen elektrischen Verluste einen Teil der Verluste durch einen Gewinn im Resonanzbereich wieder zu erhalten. Hierdurch wird gegenüber bekannten Lösungen ein größerer Einsatzbereich, vor allem ein größerer Druckbereich ermöglicht, da er nicht nur auf den verhältnismäßig engen Resonanzbereich beschränkt bleibt.
• Im Rahmen der Erfindung können auch mehrere, z. B. die beiden äußeren Schenkel des Ständerblechpakets gekürzt und mit je einer Pumpeneinheit versehen werden. Ebenso können bei genügender Dicke des Ständerblechpakets in dem oder .den gekürzten Schenkeln zwei oder mehrere Pumpeneinheiten eingesetzt werden, die beispielsweise in umgekehrten Richtungen arbeiten. Sie können dann entweder in Serie oder bei gleicher Arbeitsrichtung parallel geschaltet werden.
• Um eine besonders günstige Aufteilung der Pumpenelemente in bezug auf das Blechpaket, insbesondere eine möglichst mittige Lage des Kolbens, zu erreichen, können gemäß F i g. 2 zwei Blechpakete 2 und 2' mit gleichem Schnitt unter Fortfall des Magnetjoches gegeneinandergesetzt werden. Analog dem Ausführungsbeispiel nach F i g.1 wird auch hier ein Schenkelpaar, beispielsweise das mittlere Schenkelpaar 5 und 5', verkürzt, wodurch der Luftspalt 6 in die Mitte des Blechpakets verlagert wird. Auf diese Weise entsteht ein günstigerer Einbauraum für das Saugventil 13', und es verbleibt ein genügender Raum für die Schraubenfeder 10.
• Um einen geräuschlosen Lauf der Pumpe zu erzielen und ein Anschlagen des Kolbens 9 auf der Saugventilseite zu vermeiden, werden die beiden Enden der Schraubenfeder festgelegt. Zu diesem Zweck ist an dem Kolben 9 ein Federhalter 18 befestigt, der aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff besteht, damit der Luftspalt nicht gestört wird. Das andere Ende der Schraubenfeder ist gemäß F i g.1 an dem Verschlußglied 16 und nach F i g. 2 an dem Zapfen 19 des den Zylinder 8 abschließenden Dekkels 20 befestigt. Die Schraubenfeder wirkt somit beim Rückzug des Kolbens als Zugfeder und bremst den Kolben vor einem möglichen Anschlag, z. B. am Saugventil 13 bzw.13', ab.
• Wie bereits eingangs erwähnt, wird, zwecks Erreichung eines möglichst kleinen schädlichen Raumes, die das Saugventil belastende Feder auf der dem Kolben abgewandten Seite des Ventiltellers vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g.1 findet eine Zugfeder 21 Verwendung. Als Ventilsitz dient eine mit einem Bund 22 versehene Büchse 23, an deren oberem Ende die Zugfeder eingehängt ist. Das in der F i g. 2 dargestellte Saugventil weist eine Druckfeder 24 auf, die sich an einwärts gebogenen Lappen 25 der Büchse 23 abstützt und ihre Kraft über einen Federteller 26 auf eine mit der Ventilplatte verbundene Stange 27 überträgt. Das Saugventil kann somit vormontiert und vorgeprüft werden und als fertige Baueinheit in die Pumpe eingesetzt werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Elektromagnetische Schwingankerpumpe mit einem Erregerteil, bestehend aus einem E-förmigen Ständerblechpaket und einer Erregerspule sowie einer mit einem Saug- und Druckventil versehenen Kolbenpumpe mit einem federbelasteten Kolben aus magnetisierbarem Material, d a -durch gekennzeichnet, daß auf dem mit einem verkürzten inneren Schenkel (5) ausgestatteten Ständerblechpaket (2) ein gleichfalls lamelliertes Joch (4) befestigt ist, daß in dem verkürzten Schenkel (5) eine Längsbohrung vorgesehen ist, die in dem Joch ihre Fortsetzung findet, wobei in der Längsbohrung ein dünnwandiges Zylinderrohr (8) aus nichtmagnetischem Material angeordnet ist, welches die Pumpenelemente aufnimmt, deren Kolben (9) den durch den zwischen dem verkürzten Schenkel und dem Joch gebildeten ringförmigen Luftspalt unterbrochenen magnetischen Fluß des Pakets synchron mit der Erregerfrequenz schließt und öffnet.
2. 2. Elektromagnetische Schwingankerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch ebenfalls aus einem E-förmigen Ständerblechpaket (2') mit verkürztem innerem Schenkel (5') besteht, das in Längsrichtung der Lamellen durchbohrt ist und symmetrisch zu dem anderen Ständerblechpaket (2) an den äußeren Schenkeln aneinandergesetzt und über das Zylinderrohr im Inneren mit dem erstgenannten Ständerblechpaket (2') verbunden ist.
3. 3. Elektromagnetische Schwingankerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schenkel des Ständerblechpaketes gekürzt sind und je eine Pumpeneinheit aufnehmen.
4. 4. Elektromagnetische Schwingankerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die gekürzten Schenkel mehrere Pumpeneinheiten enthalten.
5. 5. Elektromagnetische Schwingankerpumpe nach .den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen den Kolben (9) wirkende Schraubenfeder (10) sowohl am Kolben als auch an dem den Zylinder (8) abschließenden Deckel (20) oder Verschlußglied (16) befestigt ist.
6. 6. Elektromagnetische Schwingankerpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schraubenfeder (10) und Kolben (9) ein aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff bestehender, am Kolben befestigter Federhalter (18) vorgesehen ist.
7. 7. Elektromagnetische Schwingankerpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Erregerteil auf die komplette Pumpeneinheit aufgeschoben ist.