DE1298882B

DE1298882B - Fluid pump, especially bilge pump

Info

Publication number: DE1298882B
Application number: DEST25006A
Authority: DE
Inventors: Herreshoff Lewis Francis
Original assignee: STINNES MARGARETE
Current assignee: STINNES MARGARETE
Priority date: 1965-02-25
Filing date: 1966-02-18
Publication date: 1969-07-03
Also published as: NL6602278A; NL7314442A; NL140037B; US3319577A; AT264312B; DK133060C; CH434980A; GB1142153A; DK133060B; NL156486B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe mit einem Zylinder kreisförmigen Querschnitts, mit hin- und hergehender Kolbenstange, mit einem Kolben mit gleichzeitigen Dicht- und Steuerungsfunktionen und mit einem Ring aus elastischem Material im Innern des Zylinders. Die Verbesserungen betreffen den Kolben solcher Pumpen. In der bisher üblichen Weise wurden solche hin- und hergehenden Kolben in Zylindern, insbesondere von Lenzpumpen, mit tassenförmig ausgebildeten, meist aus Leder oder anderem elastischen Material gefertigten Dichtungselementen ausgerüstet. Diesen Dichtelementen kommt die Aufgabe zu, den dichtenden Gleitsitz des Kolbens im Innern des Zylinders zu bewirken. In einigen Fällen konnte dieses tassenförmige Dichtelement auch eine zusätzliche Ventilwirkung haben, wenn sich die Flüssigkeit beim Abwärtshub des Kolbens zum Teil zwischen Tassenrand und Zylinderwand durchzwängte, was beim Aufwärtshub unter dem Gewicht der darauf lastenden Flüssigkeitssäule nicht eintreten kann. An sich genügt aber diese zusätzliche Ventilwirkung bei Flüssigkeiten nicht, weshalb diese Kolben eines zusätzlichen Rückschlagventils bedürfen, das sich beim Abwärtshub öffnet und beim Aufwärtshub schließt und damit der tassenförmigen Manschette lediglich die Dichtfunktion zwischen Kolben und Zylinder überläßt.The present invention relates to a liquid pump with a Cylinder of circular cross-section, with reciprocating piston rod, with a piston with simultaneous sealing and control functions and with a ring made of elastic material inside the cylinder. The improvements concern the Pistons of such pumps. In the usual way up to now, those became reciprocating Pistons in cylinders, especially of bilge pumps, with cup-shaped, mostly made of leather or other elastic material sealing elements equipped. The task of these sealing elements is the sealing sliding fit of the piston inside the cylinder. In some cases this could Cup-shaped sealing element also have an additional valve effect when the liquid on the downward stroke of the piston is partly between the rim of the cup and the cylinder wall forced through what was under the weight of the column of liquid on it during the upstroke cannot occur. In and of itself, however, this additional valve effect is sufficient for liquids not, which is why these pistons need an additional check valve, which opens on the downstroke and closes on the upstroke and thus the cup-shaped one Cuff only leaves the sealing function between piston and cylinder.

Bei jeder dieser bekannten und gebräuchlichen Anordnungen ist die Verstopfungsgefahr durch Fremdkörper beträchtlich, da diese sich zwischen den Dichtflächen oder im Rückschlagventil festsetzen können, was zur Folge hat, daß die Pumpe auseinandergenommen und gereinigt werden muß, wenn man nicht im günstigsten Falle eine stark geminderte Leistung in Kauf nehmen will. Außerdem erhöht sich das Gewicht des Kolbens durch das zusätzliche Ventil erheblich und die -Pumpe wird durch die Strömungswiderstände schwergängig.In each of these known and common arrangements is the There is a considerable risk of clogging by foreign bodies, as these are located between the sealing surfaces or can get stuck in the check valve, with the result that the pump is dismantled and has to be cleaned if, in the best case, it is not severely reduced Wants to accept performance. It also increases the weight of the piston the additional valve considerably and the pump is affected by the flow resistances stiff.

Die Erfindung hilft diesem Überstand dadurch ab, daß der Kolben dergestalt als Käfig ausgebildet ist, daß der in ihm sitzende elastische Ring während des ganzen Hubes frei beweglich ist.The invention helps this overhang by designing the piston is designed as a cage that the elastic ring sitting in it during the whole Hubes is freely movable.

In einzelnen wird erfindungsgemäß diese Wirkung dadurch erreicht, daß auf dem Kolben ein an sich bekanntes elastisches Dichtmittel in Form eines runden Rings, z. B. O-Rings oder Wulstes, so angebracht wird, daß es im Zylinder Gleitsitz hat und auf dem Kolben mit Längsschiebesitz gehalten wird, der Axialbewegungen zwischen den vorbeschriebenen Lagen in der Weise zuläßt, daß der Ring- einmal den Dichtsitz für die Flüssigkeit zwischen Kolben und Zylinderwand bewirkt, während bei entgegengesetzter Bewegung dem Flüssigkeitsstrom durch den Kolben und Ring -praktisch kein -Strömungswiderstand entgegengesetzt wird.According to the invention, this effect is achieved in individual cases by that on the piston a known elastic sealant in the form of a round Rings, e.g. B. O-rings or bead, is attached so that it is a sliding fit in the cylinder has and is held on the piston with longitudinal sliding fit, the axial movements between the above-described positions in such a way that the ring once the sealing seat causes for the liquid between the piston and cylinder wall, while with opposite Movement of the liquid flow through the piston and ring - practically no - flow resistance is opposed.

Die verschiedenen Eigenheiten der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verdeutlicht.The various features of the invention are illustrated in the following Description clarified in conjunction with the drawings.

F i g. 1 ist ein Aufriß einer Handlenzpumpe im Schnitt und zeigt Dichtkolben und Ventilkonstruktion im geschlossenen Zustand, F i g. 2 zeigt den unteren Teil der Pumpe von F i g. 1 mit Kolben und Ventil im geöffneten Zustand; F i g. 3 ist ein Querschnitt durch die Pumpe mit Ansicht auf den Kolben mit Ventil nach der Querschnittslinie 3-3 aus F i g. 2; F i g. 4 stellt einen Aufrißschnitt der kombinierten Dichtkolben- und Ventilkonstruktion in einer anderen Ausführungsform gemäß der, Erfindung dar.F i g. Figure 1 is a sectional elevation view of a manual bilge pump showing sealing pistons and valve construction when closed, FIG. 2 shows the lower part the pump of FIG. 1 with piston and valve in the open state; F i g. 3 is a cross-section through the pump with a view of the piston with valve according to the cross-sectional line 3-3 from FIG. 2; F i g. 4 shows an elevation section of the combined sealing piston and valve construction in another embodiment according to the invention.

In den dargestellten Zeichnungen einer Handlenzpumpe ist der Zylinder 12, das Bodenstück mit dem mittleren Loch mit 14 und die Kugel mit 16 bezeichnet.In the drawings shown a manual bilge pump is the cylinder 12, the bottom piece with the central hole with 14 and the ball with 16.

Ein Riegelstab 18, quer oberhalb der Kugel 16 im Zylinder 12 sitzend dient als Begrenzungsanschlag der Kugel 16, wie in F i g. 1 dargestellt.A locking bar 18, seated transversely above the ball 16 in the cylinder 12 serves as a limit stop for the ball 16, as in FIG. 1 shown.

Das obere Ende des Zylinders 12 trägt die Kappe 22, die ihrerseits mit dem Auslaufstutzen 24 versehen ist, auf den bei Bedarf ein Schlauch aufgeschoben werden kann. Eine Kolbenstange 30 durchdringt die Kappe 22 und wird an der Durchdringungsstelle durch den O-Ring 32 gedichtet. Dichtung und Festsitz der Kappe 22 auf dem oberen Ende des Zylinders 12 wird durch den O-Ring 34 bewirkt. Das obere Ende der Kolbenstange 30 trägt den Handgriff 36.The upper end of the cylinder 12 carries the cap 22, which in turn is provided with the outlet nozzle 24, onto which a hose is pushed if necessary can be. A piston rod 30 penetrates the cap 22 and is at the point of penetration sealed by the O-ring 32. Seal and snug the cap 22 on the top The end of the cylinder 12 is effected by the O-ring 34. The top of the piston rod 30 carries the handle 36.

Um ein großes Fördervolumen an Wasser mit einem Mindestaufwand an Kraft zu gewährleisten, ist eine kombinierte Dicht- und Ventilkonstruktion für den Kolben gewählt worden, der seiner Aufgabe durch besonders große freie Querschnitte mit geringstem Strömungswiderstand und Reibung bei einem Höchstmaß an elastischer Dichtung gerecht wird. Erreicht wird das durch die Gestaltung des Kolbens als Käfigkolben, der in beiden Längsrichtungen über große freie Querschnitte verfügt und auf dessen Stegen und zwischen dessen- Platten 42, 62 und Ring 48, b8 das Dichtmittel O-Ring 40, 60 in Längsrichtung beweglich und radial nur von der Zyaderinnenwand geführt gelagert ist, indem er bei Abwärtsbewegung den Durchgang durch den Käfigkolben freigibt und bei Aufwärtsbewegung den Käfigkolben an der Platte 42 und gegen die Zylinderinnenwand 12 dichtet, wie es F i g. 1 zeigt. Im allgemeinen wird der Durchmesser der Platte 42, 62 dem mittleren Durchmesser des 0-Rings 40, 60 entsprechen. Er soll aber gegenüber der Zylinderbohrung nicht kleiner als unbedingt notwendig sein, um zu verhüten, daß der Ring 40, 60 über die Platte 42,:52 nach unten rutschen kann, wenn beim Förderhub der Kolben aufwärts bewegt wird.In order to ensure a large delivery volume of water with a minimum of effort, a combined seal and valve construction has been chosen for the piston, which fulfills its task through particularly large free cross-sections with the lowest flow resistance and friction with a maximum of elastic seal. This is achieved by designing the piston as a cage piston, which has large free cross-sections in both longitudinal directions and on its webs and between its plates 42, 62 and ring 48, b8 the sealing means O-ring 40, 60 movable in the longitudinal direction and radially is supported only guided by the Zyaderinnenwand by opening the passage through the cage piston when moving downwards and sealing the cage piston on the plate 42 and against the inner cylinder wall 12 when moving upwards, as shown in FIG. 1 shows. In general, the diameter of the plate 42,62 will correspond to the mean diameter of the O-ring 40,60. However, it should not be smaller than absolutely necessary in relation to the cylinder bore in order to prevent the ring 40, 60 from sliding down over the plate 42, 52 when the piston is moved upwards during the delivery stroke.

Um den Vorteil des verhältnismäßig großen ringförmigen Querschnitts zwischen Zylinderinnendurchmesser und Durchmesser der Platte 42, 62 auszunutzen, hat der 0-Ring 40, 60 auf dem Käfigkolben zwischen der Platte 42, 62 und dem Anschlagring 48, 68 so viel axiale Längsverschiebeluft, daß während des Abwärtsgangs des Kolbens die Förderflüssigkeit, ohne zusätzlichen Widerstand zu finden, durch den innen offenen Kolben strömen kann. Wie F i g. 1 und 2 zeigen, hat der Kolbenkäfig Stege 46, die in axialer -Richtung von der Platte 42 ausgehen und am oberen Ende einen schmalen Ring 48 tragen, dessen Durchmesser nur wenig Toleranz gegenüber dem Zylinderdurchmesser aufweist. Dieser Ring 48 ist innen offen und versieht die Funktion des oberen Anschlags für den O-Ring 40 bei Abwärtsbewegung des Kolbens, wenn dem O-Ring 40 keine Dichtfunktion zukommt. Die Stege 46 sind in der Länge so bemessen, daß der Ring 40 sich so weit von der Platte 42 fortbewegen kann, daß ein mindestens so großer Durchflußquerschnitt entsteht, wie er zwischen der Zylinderinnenwand und dem Außendurchmesser der Platte 42 gebildet wird. Im allgemeinen wird die Länge der Stege 46 dem axialen Innendurchmesser des O-Rings 40 entsprechen. Wenn es zweckmäßig erscheint, kann der normale kreisrunde Querschnitt des Rings 40 durch mit 50 bezeichneten Flächen an den Außenseiten abgeschliffen werden, damit nur noch ein schmales Band gegenüber der Zylinderinnenwand elastisch dichtet. Wie in F i g. 1 dargestellt, ist der äußere Rand der Platte 42 abgerundet. Dadurch wird die Dichtwirkung gegenüber der Zylinderwand bei Aufwärtsbewegung des Kolbens verstärkt durch die Seitenkomponente, die beim Abwärtsgang in Fortfall kommt, da sie dabei nicht nur nicht gebraucht wird, sondern stören würde.In order to take advantage of the relatively large annular cross-section between the inner diameter of the cylinder and the diameter of the plate 42, 62, the O-ring 40, 60 on the cage piston between the plate 42, 62 and the stop ring 48, 68 has so much axial longitudinal displacement clearance that during the Downward travel of the piston, the pumped liquid can flow through the piston, which is open on the inside, without finding additional resistance. Like F i g. 1 and 2 show, the piston cage has webs 46 which extend in the axial direction from the plate 42 and at the upper end carry a narrow ring 48, the diameter of which has only little tolerance compared to the cylinder diameter. This ring 48 is open on the inside and provides the function of the upper stop for the O-ring 40 when the piston moves downward when the O-ring 40 does not have a sealing function. The length of the webs 46 is such that the ring 40 can move so far away from the plate 42 that a flow cross-section is at least as large as that formed between the inner wall of the cylinder and the outer diameter of the plate 42. In general, the length of the webs 46 will correspond to the axial inner diameter of the O-ring 40 . If it appears expedient, the normal circular cross-section of the ring 40 can be ground off on the outer sides by means of surfaces designated by 50 , so that only a narrow band seals elastically against the inner wall of the cylinder. As in Fig. 1, the outer edge of the plate 42 is rounded. As a result, the sealing effect with respect to the cylinder wall when the piston moves upwards is enhanced by the side component, which is omitted during downward gear, since it is not only not needed, but would be a nuisance.

Der Arbeitsvorgang der Pumpe ähnelt im großen und ganzen dem aller bekannten Handlenzpumpen. Beim Aufwärtshub, wie in F i g. 1 dargestellt, ist der Dichtring in Dichtfunktion und verbürgt zusammen mit der Platte 42 einen wasserdichten Gleitkolben im Zylinder. Bei diesem Hub wird das Wasser durch das offene Kugelrückschlagventil am unteren Ende des Zylinders in den Zylinder gesaugt. Am oberen Ende dieses Hubs schließt die Kugel 16 als Rückschlagventil und hält das Wasser im Zylinder fest. Bei dem dann folgenden Abwärtshub bleibt der Ring 40 zunächst infolge der Reibung im Zylinder stehen, der käfigartige Kolben schiebt sich durch ihn hindurch und nimmt dann den Ring 40 mittels des Käfigrings 48 nach unten mit, wie F i g. 3 es darstellt. Dabei wird der Kolben innen und außen allseitig von Wasser durch- und umströmt. Mit dem nächsten Aufwärtshub des Kolbens wird das Wasser im Zylinder, das jetzt über dem Kolben steht, angehoben und durch den Stutzen 24 ausgeworfen, während zur gleichen Zeit der Kolben über das Kugelventil neues Wasser in den Zylinder saugt.The operation of the pump is by and large similar to that of all known hand bilge pumps. On the upstroke, as shown in FIG. 1, the sealing ring has a sealing function and, together with the plate 42, guarantees a watertight sliding piston in the cylinder. During this stroke, the water is sucked into the cylinder through the open ball check valve at the lower end of the cylinder. At the upper end of this stroke, the ball 16 closes as a check valve and holds the water in the cylinder. During the subsequent downward stroke, the ring 40 initially stops due to the friction in the cylinder, the cage-like piston pushes through it and then takes the ring 40 down with it by means of the cage ring 48 , as shown in FIG. 3 it represents. The piston is flowed through and around the inside and outside of the piston on all sides. With the next upward stroke of the piston, the water in the cylinder, which is now above the piston, is raised and ejected through the nozzle 24, while at the same time the piston sucks new water into the cylinder via the ball valve.

Infolge der offenen Formgebung und der großen Querschnitte des Kolbenkäfigs neigt die Pumpe kaum zu Verstopfungen. Sollte tatsächlich ein Fremdkörper, Späne, Tauwerkenden u. ä. mit dem Bilgewasser angesaugt werden und sich zwischen Dichtring 40 und Zylinderwand 12 oder Platte 42 beim Aufwärtshub festsetzen, so wird es beim Abwärtshub mit Durchspülung des Kolbenkäfigs wieder herausgewaschen.As a result of the open shape and the large cross-sections of the piston cage the pump is hardly prone to clogging. Should a foreign body, shavings, Rope ends etc. are sucked in with the bilge water and placed between the sealing ring 40 and cylinder wall 12 or plate 42 set on the upstroke, so it will be at Downstroke washed out again with flushing of the piston cage.

F i g. 4 stellt eine andere Ausführungsform der Erfindung dar, in der der Kolben nur mit einem einzigen Bauteil, der Kolbenstange, durch den inneren offenen Durchmesser des O-Rings 60 ragt, wodurch der freie Durchflußquerschnitt noch größer wird. Die Platte 62 ist auf dem unteren verjüngten Ende der Kolbenstange 30 befestigt. Die Stege 64, die den Ring 68 halten, der seinerseits den O-Ring 60 beim Abwärtshub mitnimmt, sind radial an einer Buchse 66 angebracht, die mit dem Stift 67 an der Kolbenstange befestigt ist. Ein schmaler Ring 68 an den Außenenden der Stege unterstützt die Zentrierung des Kolbens im Pumpenzylinder und dient als Widerlager und Halt des O-Rings 60 am Kolben beim Abwärtshub, obgleich ein solcher schmaler Ring 68 nicht unerläßlich ist, weder für das Zentrieren des Kolbens noch für das Zurückhalten des O-Rings, so daß er gewünschtenfalls auch fortgelassen werden kann.F i g. 4 shows another embodiment of the invention in which the piston protrudes with only a single component, the piston rod, through the inner open diameter of the O-ring 60, whereby the free flow area becomes even larger. The plate 62 is mounted on the lower tapered end of the piston rod 30. The webs 64, which hold the ring 68 , which in turn takes the O-ring 60 with it during the downward stroke, are attached radially to a bushing 66 which is attached to the piston rod by means of the pin 67. A narrow ring 68 on the outer ends of the webs helps center the piston in the pump cylinder and serves as an abutment and hold for the O-ring 60 on the piston during the downward stroke, although such a narrow ring 68 is not essential, neither for centering the piston nor for retaining the O-ring so that it can be omitted if desired.

Aus der vorstehenden Beschreibung und den mitfolgenden Zeichnungen geht hervor, daß durch die Bauart des Pumpenkolbens als Käfigkolben mit ungewöhnlich großen Durchflußquerschnitten für das Fördermittel die Verwendung eines O-Rings als Dichtelement und Steuerventil eine Verstopfungsgefahr praktisch vermieden, ein Maximum an Leichtgängigkeit erreicht und die Verwendung von innen unbearbeiteten nahtlos gezogenen Rohren gleich welchen Materials ermöglicht wird, was zu einer außerordentlichen Verbilligung der Herstellung führt.From the above description and the accompanying drawings it can be seen that the design of the pump piston as a cage piston with unusual large flow cross-sections for the conveying means the use of an O-ring as a sealing element and control valve a risk of clogging practically avoided Achieved maximum ease of movement and the use of unprocessed inside seamlessly drawn pipes regardless of the material, resulting in a extraordinary cheaper production leads.

Claims

Claims: 1. A liquid pump with a cylinder of circular cross-section with a reciprocating piston rod, with a piston with simultaneous sealing and control functions and with a ring made of elastic material inside the cylinder, characterized in that the piston is designed as a cage, that the elastic ring (40, 60) seated in it is free to move radially during the entire stroke.

2. Liquid pump according to claim 1, characterized in that the piston designed as a cage carries a limiting plate (42, 62) against which the ring (40, 60) is pressed during the delivery stroke and whose outer diameter is approximately the mean diameter of the ring (40, 60) corresponds.

3. A liquid pump according to claim 1, characterized in that the piston designed as a cage carries webs (46, 64) which in turn carry a ring (48, 68) which the elastic sealing ring (40, 60) in the countermovement in one of the Bars (46, 64) corresponding to the distance from the plate (42, 62) limited in the movement, so that the elastic ring (40, 60) can be flowed through on the inside by the conveyor in its open cross-section.

4. A liquid pump according to claim 1, characterized in that the elastic ring (40, 60) consists of a known O-ring made of elastic material with a round or any other cross-section.