DE1653386A1

DE1653386A1 - Elektromagnetisch angetriebene Membran- oder Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE1653386A1
Application number: DE19671653386
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Vogel Hans Joachim; Werner Oelschig
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1967-09-20
Filing date: 1967-09-20
Publication date: 1971-08-12

Description

BÖLKOW Gesellschaft mit beschränkter Haftimg Ottobrunn bei München

Ottobrunn, i2.Sept.i967 SXl Me/gö BP 675

Elektromagnetisch angetriebene Membran-· oder Kolbenpumpe

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch angetriebene Membran- oder Kolbenpumpe, deren bewegte Teile zu einem mechanischen Resonanzkreis 'zusammengefaßt sind. :" ■

Elektromagnetisch angetriebene Pumpen sind bekannt und werden ζ»Β, als Membranpumpen gebaut, wobei die Membran über einen mit

töt833/0431

■..■■■ - - 2 - ■■' „: :

einem oder mehreren Ankern eines Magnetsystems verbundenen Stößel ausgelenkt wird. Der oder die Anker wirken dabei in der einen Richtung gegen die Federkraft der Membran und in der anderen Richtung gegen eine zusätzlich vorgesehene Rückstellfeder. Die Magnetsysteme werden mit einer Wechselspannung erregt, so daß die gesamte mechanische Anordnung mit der Frequenz der sie antreibenden Wechselspannung schwingt. Zur Erzielung eines möglichst großen Wirkungsgrades wird die Resonanzfrequenz des aus Federn und Massen gebildeten mechanischen Schwingkreises einer solchen Pumpe auf die Frequenz der sie erregenden Wechselspannung abgestimmt, Die Membran wirkt bei einer solchen Äusführungsform der Pumpe auf einen Arbeitsraum, der über vom Fördermedium betätigte Kugel- oder Platten-Ventile mit der Ein- und Auslaßöffnung der Pumpe verbunden ist, (vgl. z»B. Deutsche Patentanmeldung P 8734 Ia/59a).

Sollen derartige bekannte Pumpen zur Förderung sehr kleiner und genau dosierbarer Mengen eines Fördermediums benutzt werden, so wird die Genauigkeit der jeweils einzuhaltenden Fördermenge durch die über das Fördermedium betätigten Ein- und Auslaßventile beeinträchtigt, da die Zeitpunkte ihres öffnens und Schließens nicht exakt festlegbar sind und z.B. durch Lufteinschlüsse im Fördermedium beeinflußt werden.

Aufgabe der Erfindung Ist es daher, eine solche elektromagnetisch angetriebene Pumpe derart zu verbessern* daß auch sehr

103833/0431

kleine dosierbare Mengen eines Mediums mit großer Genauigkeit gefördert werden können.

Ausgehend von einer elektromagnetisch angetriebenen Pumpe, deren bewegte Teile zu einem mechanischen Resonanzkreis zusammengefaßt sind, ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Ein- und Auslaßöffnungen durch einen im Resonanzkreis als Masse wirkenden Schieber betätigbar sind. Durch Verwendung eines solchen bei öffnungen an sich bekannten Schiebers, der als Masse Teil des von der gesamten Pumpe gebildeten mechanischen Resonanzkreises ist und damit die Schwingungen des Resonanzkreises zwangsläufig mitmacht, sind die Zeitpunkte des öffnens und Schließens der vom Schieber mit Ein- und Auslaßkanälen gebildeten Ein- und Auslaßorgane exakt festlegbar.

Eine solche gemäß der Erfindung ausgebildete Pumpe kann als den Förderdruck der Pumpe aufbauendes Pumpelement eine Membran oder einen Kolben aufweisen.

Bei der Ausführungsform mit einem Kolben als Pumpelement muß zur Rückstellung des Kolbens noch eine zusätzliche Feder vorgesehen werden, damit der Kolben die Resonanzschwingung der gesamten mechanischen Anordnung mitmacht. Die bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung als Pumpelement vorgesehene Membran benötigt eine solche zusätzliche Feder jedoch nicht, da sie selbst wie eine Feder wirkt.

109833/0431

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schieber mit dem Pumpelement über eine Feder kraftschlüssig verbunden, wobei die Schwingungen zwischen Pumpelement und Schieber um 90 Grad phasenverschoben sind.

Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Schieber starr mit einem vom elektromagnetischen System angetriebenen Anker verbunden, während bei einer anderen möglichen Ausgestaltung der Erfindung das Pumpelement starr mit dem vom elektromagnetischen System angetriebenen Anker verbunden ist.

Alles Nähere der Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.

Im einzelnen zeigenj

Figur 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit.einem Kolben als Pumpelemeht und

Figur 2 eine Ausführungsform der Erfindung mit einer Membran als Pumpelement.

In Figur 1 ist eine in einem zylindrischen Gehäuse 1 untergebrachte elektromagnetisch angetriebene Pumpe zu erkennen, die von einem elektromagnetischen System 2 angetrieben wird, das

; : . / ■ ■ .-■■.. . ■ *- ' -5-109833/0431

aus den Spulen 21 und einem Anker 22 besteht. In dem magnetischen Kreis des Systems 2 ist außerdem ein Joch 2J5 vorgesehen, das eine Einstellung des zwischen ihm und dem Anker 22 befindlichen Luftspaltes zur Einstellung der Fördermenge der Pumpe gestattet. Mit dem Anker 22 ist ein Schieber j5 starr verbunden, der über eine Rückstellfeder H- gegenüber einem Anschlag 11 des Gehäuses 1 festgelegt ist. Der Schieber ^ ist in einer Bohrung des Gehäuses 1 geführt, in die Ein- und Äuslaßkanäle 1J5 münden. Der Schieber J5 verbindet über eine Ausnehmung Jl die Ein- und ^j Auslaßkanäle Y$ bei einer Längsversehiebung des Schiebers mit einem weiteren in die Bohrung 12 mündenden Kanal 14, der mit einem Arbeitsraum15 der Pumpe verbunden ist. Der Arbeitsraum 15 ist dabei ein Teil der Bohrung 1-2 und wird gegenüber dem Schieber j5 von einem Kolben 5 abgetrennt. Der Kolben 5 ist über eine weitere Feder 6 mit dem Schieber 3 kraftsehlüssig verbunden.

Der aus den Federn 4 und β und den als Massen wirkendem Anker 22, dem Schieber J und dem Kolben 5 gebildete mechanische Resonanz- ^ kreis wird über die Spulen 21 durch eine diesen zugeführte Wechselspannung mit einer solchen Frequenz angeregt, die im Bereich der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises schwingt. Der Kolben führt dabei eine Bewegung aus, die der Bewegung des Schiebers J5 um 90 Grad nacheilt. Hat der starr mit dem Anker 22 verbundene Sehleber 3 seine oberste Stellung erreicht, wobei der Einlaßkanal 12a über den Kanal 14 mit dem Arbeitsraum 15 verbunden ist, so

-6V 109833/04 11 ■

befindet sieh der Kolben 5 gerade in seiner Mittellage, in der der Arbeitsraum 15 sein mittleres Volumen aufweist. Bewegt sich der Schieber 3 aus dieser Stellung nach unten, so bleibt der Einläßkanal 13a vorerst mit dem Arbeitsraum 15 verbunden und der Kolben 5 folgt um 90 Grad verzögert ebenfalls der Bewegung des Schiebers 3> ^Β° daß sich das Volumen des Arbeitsraumes 15 vergrößert und damit das zu fördernde Medium über den Einlaßkanal IJa in den Arbeitsraum 15 gesaugt wird. Erreicht der Schieber 3 seine mittlere Stellung in der der Einlaßkanal 13a gerade geschlossen ist, während der Auslaßkanal 13b gerade noch geschlossen ist, so hat der Kolben 5 seinen unteren Totpunkt erreicht, bei dem der Arbeitsraum 15 sein maximales Volumen aufweist. Bei einer weiteren Bewegung des Schiebers 3 nach unten, bleibt der Einlaßkanal 13a geschlossen, während der Auslaßkanal 13b mit dem Arbeitsraum 15 verbunden wird und der Kolben 5 bewegt sich unter Einwirkung der Feder 6 bereits wieder nach oben, während der Schieber 3 sich noch nach unten bewegt. W Durch die Bewegung des Kolbens 5 nach oben wird der Arbeitsraum wieder verkleinert, so daß jetzt das in ihm befindliche Fördermedium über⁺den Auslaßkanal 13b ausgestoßen wird. Hat der Schieber seine unterste Stellung erreicht, so befindet sich der Kolben 5 gerade wieder in seiner mittleren Lage. Erreicht der Schieber 3 bei der anschließenden Aufwärtsbewegung dagegen seine mittlere Lage, so daß der Auslaßkanal 13b gerade wieder geschlossen ist, so befindet sich der Kolben 5 in seinem oberen Totpunkt, ⁺ den Kanal 14 und

-7-109833/0431 '

bei dem der Arbeitsraum 15 sein kleinstes Volumen aufweist.

Bei der in Figur 2 dargestellten anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Kolben durch eine Membran ersetzt, wobei die den in Figur 1 dargestellten Teilen entsprechenden Teile mit gleicher Nummer bezeichnet sind. In dem Pumpengehäuse 1 befindet sich wieder das elektromagnetische System 2, das aus den Spulen 21 und dem Anker 22 besteht. Der Anker 22 ist fest mit einer hier als Pumpelement verwendeten Balgmembran 7 verbunden, (I deren anderes Ende sich an der oberen Fläche des Pumpengehäuses 1 abstützt. Die Balgmembran J ist über den im Pumpengehäuse 1 vorgesehenen Kanal 14 mit der zentrischen Bohrung 12 des Gehäuses 1 verbunden, in der der Schieber j5 geführt ist. Der Schieber 3 ist über die Feder 6 kraftschlüssig mit dem Anker 22 verbunden und verbindet bei seiner Auf- und Abwärtsbewegung über seine Ausnehmung 51 den Kanal 14 abwechselnd mit den Ein- und Auslaßkanälen 15« Die Betriebsweise dieser mit der Balgmembran anstelle des Kolbens 5 der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform arbeitenden Pumpe ist der im Zusammenhang mit Figur 1 erklärten entsprechend. Die Bewegung des Schiebers 5 eilt der des Ankers und damit der Membran 7 um 90 Grad nach,, so daß sich in der oberen Totpunktlage des Ankers 22, also bei kleinstem Volumen der Membran 7* der Schieber 3 gerade in seiner Mittellage befindet, in dem sowohl der Ein- als auch der Auslaßkanal geschlossen ist.

Patentansprüche:

1 098 3 3/04 3 1

Claims

Patentansprüche

1. Elektromagnetisch angetriebene Membran- oder Kolbenpumpe, deren bewegte Teile zu einem mechanischen Resonanzkreis'zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß Ein- und Auslaßöffnungen (Tj5,~i3>a, ljft>) durch einen im Resonanzkreis als Masse wirkenden Schieber (5) betätigbar sind. ·

2. Elektromagnetisch angetriebene Pumpe nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i ohne t , daß der Schieber (5) mit dem als Kolben oder Membran ausgebildeten Pumpelement (5*7) über eine Feder (6) kraftschlüssig verbunden ist, wobei die Bewegungen des Pumpelements (5,

I: ■

7) und des Schiebers (^) gegenseitig um 90 Grad phasenverschoben sind.

Elektromagnetisch angetriebene Pumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

-2-

109833/0431

ORIGINAL IMSPECTED

'-■«ar -

daß der Schieber (3) starr mit einem vom elektromagnetischen System (2) angetriebenen Anker (22) verbunden ist.

Elektromagnetisch angetriebene Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch ge-, k e η η ζ e i ohne t , daß das Pumpelement (5>7) starr mit einem vom elektromagnetischen System (2) angetriebenen Anker verbunden ist. .--""·

1 0983 3/0 4 31

no

L e e r s e i t e