DE1653404A1 - Outlet valve for piston pumps - Google Patents
Outlet valve for piston pumpsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein ve-rbe»arertes Auslaßventil in einer Kolbenpumpe. Allgemeiner ausgedrückt, umfaßt die vorliegende Erfindung eine Steueranlage für flüssige oder gasförmige Medien mit verbesserten Ventilen, die insbesondere dafür verwendet wird, derartige Medien in Atmosphären mit sehr geringen Temperaturen zu pumpen. -The present invention relates to a ve r be "arertes exhaust valve in a piston pump. In more general terms, the present invention comprises a control system for liquid or gaseous media with improved valves which is used in particular to pump such media in atmospheres with very low temperatures. -
In Kolbenpumpen werden für gewöhnlich für die Steuerung des Durchgangs der gasförmigen oder flüssigen Medien aus einer Pumpenkammer in einen Auslaßbehälter TellerventilePiston pumps are usually used for control purposes the passage of the gaseous or liquid media a pump chamber into an outlet container poppet valves
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PtilunfunwäHs Dipl.-Ing.McirHn Lichr, Dipl -Wirrsch.-Intj.Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann 8 MUHCHEH J1 THERESIEMSIIiASSE Vl · ToloFom 28 1202 ■ Telagromm-Ailroäscu Lipafli/MönrfionPtilunfunwäHs Dipl.-Ing.McirHn Lichr, Dipl -Wirrsch.-Intj.Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann 8 MUHCHEH J 1 THERESIEMSIIiASSE Vl · ToloFom 28 1202 ■ Telagromm-Ailroäscu Lipafli / Mönrfion
υ·«.:'yirh^Wiii g=:.. DuuIätJio Bank AG, FiHoIo Mßnchaü, Dop.-K-wso Vü'iuuliamnarkf, Konto-Mr. 70/30^38 ö-jy-.T ■/:..-!... Ι-.-,ν lAuu-h:n, Ä-Diasl. O&.ar-mn Miliar-Rina, Kia.Ur. 8024'« · Puil^haclt.KnnlO: MöndiBö Mr. 16333/υ · «.: 'yirh ^ Wiii g =: .. DuuIätJio Bank AG, FiHoIo Mßnchaü, Dop.-K-wso Vü'iuuliamnarkf, Account-Mr. 70/30 ^ 38 ö-jy-.T ■ /: ..-! ... Ι -.-, ν lAuu-h: n, Ä-Diasl. O & .ar-mn Miliar-Rina, Kia.Ur. 8024 '«· Puil ^ haclt.KnnlO: MöndiBö Mr. 16333 /
Ow^itiuuf Dijto. PAfFMTAUWALt DK. REU)HOtO SCHMIDTOw ^ itiuuf Dijto. PAfFMTAUWALt DK. REU) HOtO SCHMIDT
verwendet, die gleichzeitig die Strömung des Mediums aus dem Auslaßbehälter in die Pumpenkammer verhindern. Herkömmlicherweise sind diese Ventilteller entweder durch Federn oder durch die Schwerkraft in Richtung auf die Ventilsitze vorgespannt. Schwerkraftbelastete Ventilteller haben den Nachteil, daß sie eine senkrechte Anbringung erfordern, um den Ventilteller unter der Schwerkraft auf dem Ventilsitz ruhen zu lassen. In vielen Fällen, insbesondere bei Raumfahrzeugen und dergleichen, kann eine derartige senkrechte Anordnung nicht gewährleistet werden, und auf Schwerkraft beruhende Anlagen können daher in diesen Fällen nicht verwendet werden. Federn und Federnachlaufanordnungen sind andererseits kompliziert und übermäßigem Verschleiß ausgesetzt. Wenn man annimmt, daß der Kolben.der Pumpe und infolgedessen das Tellerventil mit einer Geschwindigkeit von 20 Hüben pro Sekunde hin- und hergeht ist es ohne weiteres ersichtlich, daß die Federn und Federnachlaufanordnungen eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer haben. Eine Art eines bekannten Ventils, das ein federbelastetes Tellerventil verwendet, ist in der IT.S.A.-Patentschrift 2 837 898 offenbart.used, which at the same time the flow of the medium out prevent the outlet container into the pump chamber. Traditionally are these valve heads either by springs or by gravity in the direction of the Valve seats preloaded. Gravity-loaded valve disks have the disadvantage that they require vertical mounting, to allow the valve disc to rest on the valve seat under gravity. In many cases, in particular in the case of spacecraft and the like, such a vertical arrangement cannot be guaranteed, and on Gravity-based systems cannot therefore be used in these cases. Springs and spring follower arrangements on the other hand, are complicated and subject to excessive wear. Assuming that the piston. Of the pump and as a result, the poppet valve reciprocates at a rate of 20 strokes per second without it It can also be seen that the springs and spring follower assemblies have a relatively short life. One type of known valve that is a spring loaded The poppet valve is used in the IT.S.A. patent 2,837,898.
Das verbesserte Auslaßventil gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet in derselben Weise wie in der Technik bekannte Tellerventile, verwendet jedoch weder die Schwerkraft noch Federn als Energiequelle. Demzufolge kann das Ventil gemäß der vor!legenden Erfindung in jeder beliebigenThe improved exhaust valve of the present invention operates in the same manner as in the art known poppet valves, but does not use gravity still feathers as a source of energy. Accordingly, the valve according to the present invention can be used in any desired
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Ausrichtung hinsichtlich der Schwerkraft verwendet werden und hat eine Lebensdauer, die nicht durch die kurze Lebenserwartung einer Feder oder einer Federnachlaufanordnung begrenzt ist.Orientation with respect to gravity can be used and has a lifespan that is not due to the short life expectancy a spring or a spring follower arrangement is limited.
Das Auslaßventil gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einer Pumpe verwendet, die einen Kolben aufweist, der in einer normalen Vor- und Rückbewegung in der Lage ist, gasförmiges oder flüssiges Medium durch einen zylindrischen Kanal zu drücken. Das verbesserte Auslaßventil, das in dem Kanal sitzt und dazu dient, den Ausfluß des Mediums in einen Auslaßbehälter zu steuern, umfaßt die folgenden Einzelteile: Eine Pumpenkammer mit einem Sitz an einem Ende, der dazu dient, ein Auslaßabsperrteil (mitunter als "Teller11 bezeichnet) aufzunehmen, einen Auslaßbehälter, ein zwischen der Pumpenkammer und dem Auslaßbehälter bewegbar angeordnetes Auslaßabsperrteil, wobei der Sitz und das Auslaßabsperrteil so bemessen sind, daß, wenn das Auslaßabsperrteil sich in dem Sitz befindet, der Strom von Flüssigkeit durch das Auslaßventil abgesperrt ist, und mindestens zwei Öffnungen, die die Pumpenkammer mit dem Behälter verbinden und im Verhältnis zueinander so bemessen sind, daß sie den Druckunterschied auf der Kammerseite oder Kolbenseite und der Behälterseite des Auslaßabsperrteils in die Lage versetzen, das Auslaßabsperrteil während einer Periode des Pumpenbetriebes in dem Sitz zuhalten, d.h., während desjenigen Teils des Pumpenbetriebs,' in dem der Kolben sich von dem Absperrteil hinwegbewegt. In dieser Weiss wird verhindert, daß FlüssigkeitThe discharge valve according to the present invention is used in a pump which has a piston which, in normal back and forth movement, is capable of forcing gaseous or liquid medium through a cylindrical channel. The improved outlet valve, which sits in the channel and serves to control the outflow of the medium into an outlet container, comprises the following components: A pump chamber with a seat at one end which serves to provide an outlet shut-off member (sometimes referred to as "plate 11 ), an outlet container, an outlet shut-off part movably arranged between the pump chamber and the outlet container, the seat and the outlet shut-off part being dimensioned such that, when the outlet shut-off part is in the seat, the flow of liquid through the outlet valve is shut off, and at least two openings which connect the pump chamber to the container and are dimensioned in relation to one another so that they enable the pressure difference on the chamber side or piston side and the container side of the outlet shut-off part to hold the outlet shut-off part in the seat during a period of pump operation, ie , during that T e ils pump operation, 'in d em the piston moves away from the shut-off part. This white prevents liquid
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während des Rilckhubes von dem Behälter in den Kanal strömt. Die Einzelteile sind so bemessen, daß der Druckunterschied mindestens teilweise ferner das Absperrteil während eines erheblichen Teils des Vorwärtshubs des Pumpenbetriebes aus dem Sitz heraushält, wenn der Kolben sich in Richtung auf die Pumpenkammer bewegt. Daher kann während des Vorwärtshubes Flüssigkeit durch das Ventil in den Speicherbehälter strömen.during the return stroke from the container into the channel flows. The individual parts are dimensioned so that the pressure difference also at least in part the shut-off member during a substantial portion of the forward stroke of the pump operation out of the seat as the piston moves towards the pump chamber. Therefore, during of the forward stroke fluid can flow through the valve into the storage container.
Das Auslaßventil und die Flüssigkeitssteueranlage gemäß der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der nachfolgenden ausfuhrlicheren Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor, in denenThe outlet valve and the fluid control system according to the present invention will become more clearly apparent from the following more detailed description of an embodiment with reference to the accompanying drawings emerge in which
Fig. 1 und 2 Querschnittsansichten der Pumpe undoes Auslaßventils gemäß der vorliegenden Erfindung sind, wobei Figur 1 die Pumpe während des Abwärtshubes und Figux 2 die Pumpe während des Aufwärtshubes zeigt.Figures 1 and 2 are cross-sectional views of the undoes pump Exhaust valves according to the present invention are, wherein Figure 1 the pump during the downward stroke and Figux 2 the Pump shows during the upstroke.
Wie in der Zeichnung dargestellt, weist die Pumpe 10 ein Einlaßventil 11 für den Einlaß von Flüssigkeit in die Pumpe auf. Der Ausdruck "Flüssigkeit11 wird hier als Gattungsbegriff verwendet, der Flüssigkeiten im engeren Sinne und Gase umfaßt, und die Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung ist sowohl auf Flüssigkeiten im engeren Sinn als auch auf Gase anwendbar. Die Flüssigkeit kann komprimierbar sein. Ein Kolben 12 bewegt sich in einem normalen Betriebszyklus vor und zurück. Er wird durch einen nicht gezeigten Kolben-As shown in the drawing, the pump 10 has an inlet valve 11 for the inlet of liquid into the pump. The term "liquid 11 is used here as a generic term which includes liquids in the strict sense and gases, and the pump according to the present invention is applicable to liquids in the strict sense as well as gases. The liquid can be compressible. A piston 12 moves back and forth in a normal operating cycle. It is driven by a piston (not shown)
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motor angetrieben und drückt Flüssigkeiten durch den Zylinder bzw. den zylindrischen Kanal, der eine Pumpeiikammer I3 bildet, die von einer Wand 13a begrenzt wird. Wenn der Kolben 12 an dem linken Ende der Pumpenkammer 13 anstößt, befindet sich der Kolben an seinem unterenMotor driven and presses fluids through the cylinder or the cylindrical channel, which forms a P u mpeiikammer I3, which is bounded by a wall 13a. When the piston 12 abuts the left end of the pump chamber 13, the piston is at its lower
12
Totpunkt; wenn der Kolben /sich an dem rechten Ende der12th
Dead center; when the piston / is at the right end of the
Kammer 13 befindet, ist er an seinem oberen Totpunkt. Ein M Chamber 13 is located, it is at its top dead center. A M
Auslaßventil 14 dient dazu, den Auslaß von Flüssigkeit aus der Pumpenkammer 13 durch eine Auslaßöffnung 15 in einen nicht gezeigten Auslaßbehälter zu steuern.Outlet valve 14 serves to keep the outlet of liquid out the pump chamber 13 through an outlet port 15 into a control outlet container not shown.
Das Auslaßventil 14 umfaßt eine Kammer l6 mit einem ersten Sitz 17 an einem Ende, der dazu dient, ein Auslaßteil wie z.B. eine Kugel 18 aufzunehmen« Wenngleich in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ein kugelförmiges Auslaßteil (Kugel 18) verwendet wird, ist diese Form für das Auslaßteil nicht zwingend notwendig. Ein konisches, kubischesThe outlet valve 14 includes a chamber 16 with a first seat 17 at one end which serves to provide an outlet portion such as receiving a ball 18 "Although spherical in the preferred embodiment shown Outlet part (ball 18) is used, this shape is for the outlet part is not absolutely necessary. A conical, cubic
oder in sonstiger Weise ausgebildetes Teil, das in der Lage ist, eng in de« ersten Sitz 17 zu sitzen, um den Flüssigkeitsstrom durch die Öffnung 19 abzusperren, erfüllt den gleichen Zweck wie die Kugel IS. Demzufolge wird der Ausdruck "Auslaßabsperrteil'1 dazu verwendet,,alle geometrische Formen derartiger Teile zu definieren. In der vorliegenden Beschreibung wird der Einfachheit halber der Ausdruck "Kugel" für das Auslaßabsperrteil 18 verwendet.or otherwise formed part which is able to sit tightly in the first seat 17 in order to shut off the flow of liquid through the opening 19, fulfills the same purpose as the ball IS. Accordingly, the term "outlet shut-off member 1 is used to define all geometrical shapes of such parts. In the present description the term" ball "is used for the outlet shut-off member 18 for the sake of simplicity.
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Die Kugel 18 ist in der Kammer 16 bewegbar angeordnet. Die Kugel 18 und der Sitz 17 (der an einem Ende der Pumpenkammer 13 oder in ähnlicher Weise an einem Ende der Kammer 16 angeordnet ist) sind so bemessen, daß, wenn sich die Kugel 18 in dem Sitz 17 befindet, wie in Figur 1 gezeigt, der gesamte Flüssigkeitsstrom durch das Auslaßventil 14 £ abgesperrt wird. Das Auslaßventil 14 weist einen zweiten Sitz 21 am entgegengesetzten Ende der Kammer 16 auf. Der zweite Sitz 21 und die Kugel 18 sind so bemessen, daß, wenn sich die Kugel in dem zweiten Sitz 21 befindet, der Flüssigkeitsstrom in eine erste Öffnung 22 aus der Pumpenkammer 13 um die Kugel 18 herum stattfinden kann, während der Flüssigkeitsstrom durch eine zweite Öffnung 23 aus der Pumpenkammer 13 durch die Kugel 18 abgesperrt wird.The ball 18 is movably arranged in the chamber 16. The ball 18 and the seat 17 (the one at one end of the pump chamber 13 or similarly arranged at one end of the chamber 16) are dimensioned so that when the Ball 18 in the seat 17, as shown in Figure 1, the entire liquid flow through the outlet valve 14 £ is locked. The outlet valve 14 has a second Seat 21 at the opposite end of the chamber 16. Of the second seat 21 and the ball 18 are dimensioned so that, if If the ball is in the second seat 21, the liquid flow into a first opening 22 from the pump chamber 13 can take place around the ball 18 while the flow of liquid through a second opening 23 from the pump chamber 13 is blocked by the ball 18.
Die erste Öffnung 22 und die zweite Öffnung 23 verlaufen von der Kammer 20 durch eine Auslaßöffnung 15 in den The first opening 22 and the second opening 23 extend from the chamber 20 through an outlet opening 15 into the
§* '■ :- ■■■■' "§ * '■ : - ■■■■'"
Sammelbehälter und stehen damit in Verbindung mit dem Sammelbehälter und der Pumpenkammer 13. Diese ersten und zweiten Öffnungen sind im Verhältnis zueinander so bemessen, daß der Druckunterschied zwischen der Kolben- oder Pumpenkammerseite und der Sammelbehälterseite der Kugel* 18 die Kugel 18 während des RUckhubes (Abwärtshubes bei einer Vertikalpumpe) in dem Sitz 17 hält, wie in Figur 1 gezeigt, wenn sich nämlich der Kolben in der Pumpenkammer 13 von der Kammer 16 hinwegbewegt. Dadurch wird verhindert, daß während dieses RUckhubes Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter in dieCollection container and are thus in connection with the Collection tank and the pump chamber 13. These first and second openings are dimensioned in relation to each other in such a way that that the pressure difference between the piston or pump chamber side and the collecting container side of the ball * 18, the ball 18 during the return stroke (downward stroke for a Vertical pump) in the seat 17 holds, as shown in Figure 1, namely when the piston in the pump chamber 13 of the Chamber 16 moved away. This prevents liquid from the sump into the during this return stroke
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Kammer l6 strömt. Es sei bemerkt, daß, wenn sich die Kugel 18 in dem Sitz 17 befindet, keine Flüssigkeit durch die Öffnung 19 weder von der ersten Öffnung 22 noch von der zweiten Öffnung 23 strömen kann. Ferner hält der Druckunterschied zwischen der Kolbenseite und der Sammelbehälterseite der Kugel 18 während eines wesentlichen Teils des Aufwärtshubs, bei dem der Kolben 12 sich von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt in Richtung auf die Kammer ™ 16 bewegt, die Kugel 18 aus dem ersten Sitz 17 heraus, wie in Figur 2 gezeigt. Daher kann während des Vorwärtshubs (Aufwärtshub in einer Vertikalpumpe) Flüssigkeit durch das Ventil 14, die erste Öffnung 22 und den Auslaß 15 in den nicht gezeigten Sammelbehälter strömen.Chamber l6 flows. It should be noted that when the ball is 18 is located in the seat 17, no liquid through the opening 19, neither from the first opening 22 nor from the second opening 23 can flow. Furthermore, the pressure difference between the piston side and the collecting container side holds of ball 18 during a substantial portion of the upstroke that piston 12 moves away from the lower Dead center to top dead center in the direction of the Chamber ™ 16 moves the ball 18 out of the first seat 17, like shown in FIG. Therefore, during the forward stroke (upstroke in a vertical pump), liquid can flow through the Valve 14, the first port 22 and the outlet 15 in the not shown collecting container flow.
Vorzugsweise verlaufen die erste Öffnung 22 und die zweite Öffnung 23 parallel zu der War 13a des zylindrischen Kanals 13. Bei dem bevorzugten veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die erste Öffnung 22 im Verhältnis zu der Kugel A 18 so angeordnet, daß sie für den Durchgang von Flüssigkeit aus der Kammer 16 geöffnet ist, wenn die Kugel sich während des Aufwärtshubes in dem zweiten Sitz 21 befindet, wie,in Figur 2 gezeigt, jedoch den Flüssigkeitsdurchgang während des Rückhubes absperrt, wenn sich die Kugel 18 in dem ersten Sitz 17 befindet, wie in Figur 1 gezeigt. Eine Möglichkeit, diese Wirkung zu erzielen, besteht darin, daß man die zweite Öffnung 23 als einen zylindrischen Kanal ausbildet, wie in Figur 2 gezeigt, der einen kleineren Durchmesser hat, als diePreferably, the first opening 22 and the second opening 23 are parallel to the ware 13a of the cylindrical channel 13. In the preferred illustrated embodiment, the first opening 22 is arranged in relation to the ball A 18 so that it is for the passage of liquid from the Chamber 16 is open when the ball is in the second seat 21 during the upstroke, as shown in Figure 2, but blocks the fluid passage during the return stroke when the ball 18 is in the first seat 17, as in Figure 1 shown. One way of achieving this effect is to form the second opening 23 as a cylindrical channel, as shown in FIG. 2, which has a smaller diameter than that
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Kugel 18, und so angeordnet ist, daß er durch die Kugel 18 abgesperrt wird, wenn die Kugel 18 sich in dem zweiten Sitz befindet. Die genaue Wirkungsweise der ersten Öffnung 22 wird dadurch erzielt, daß sie so bemessen ist, daß sie den Durchgang von Flüssigkeit um die Kugel 18 herum gestattet, wenn sich die Kugel in dem zweiten Sitz 21 befindet, wie in Figur 2 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß die erste ÖffnungBall 18, and is arranged so that it passes through the ball 18 is shut off when the ball 18 is in the second seat. The exact operation of the first opening 22 is achieved in that it is sized to allow the passage of liquid around the ball 18 when the ball is in the second seat 21, as shown in FIG. It should be noted that the first opening
™ 22 seitlich über die Fläche der Kugel 18 hinaus verläuft, wodurch Flüssigkeit um die Kugel 18 herumströmen kann, wenn die Kugel 18 sich in dem zweiten Sitz 21 befindet. Es sei darauf hingewiesen, daß mehrere Öffnungen 22 und 23 vorgesehen sein können, es wird jedoch bevorzugt, daß nur eine einzige Öffnung 23 verwendet wird und daß diese Öffnung in der Mitte angeordnet ist bzw. genauer gesagt gleichachsig mit der Pumpenachse verläuft.™ 22 extends laterally beyond the surface of the ball 18, whereby liquid can flow around the ball 18 when the ball 18 is in the second seat 21. Be it it should be noted that multiple openings 22 and 23 may be provided, but it is preferred that only one only opening 23 is used and that this opening in the center is arranged or, more precisely, equiaxed runs with the pump axis.
Die das neuartige Auslaßventil gemäß der vorliegendenThe the novel exhaust valve according to the present
Wk Erfindung verwendende FlUssigkeitssteueranlage umfaßt einen zylindrischen Hohlkolben 12, der in dem zylindrischen Kanal bzw. in der Pumpenkammer 13 angeordnet ist, so daß der Kolben sich in einem normalen Vor- und Rückbewegungszyklus bewegen kann, um Flüssigkeit von der Einlaßöffnung 11 durch die Pumpenkammer, das Ventil Ik und in den Sammelbehälter zu drücken. Die Flüssigkeit bewegt sich, wie es durch die Pfeile angedeutet ist, durch die Öffnung 2k in die hohle Innenkammer des Kolbens 12. Aus der gezeigten Ausbildung der Anlage ist ersichtlich, daß die Flüssigkeit sich von dem Einlaß 11 durch Wk invention using fluid control system comprises a cylindrical hollow piston 12, which is arranged in the cylindrical channel or in the pump chamber 13 so that the piston can move in a normal cycle of back and forth movement to flow liquid from the inlet port 11 through the pump chamber, the Push valve Ik and into the collecting container. The liquid moves, as indicated by the arrows, through the opening 2k into the hollow inner chamber of the piston 12. From the design of the system shown, it can be seen that the liquid flows from the inlet 11 through
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die Öffnung 24 und weiter in die Kammer 20 des Hohlkolbens 12 ungeachtet der Stellung des Kolbens in dem zylindrischen Kanal bewegen kann.the opening 24 and further into the chamber 20 of the hollow piston 12 can move regardless of the position of the piston in the cylindrical channel.
Der Kolben 12 weist ein Einlaßventil 25 auf, das an dem der Öffnung 24t entgegengesetzten Ende des Kolbens angeordnet ist. Das Einlaßventil 25 umfaßt eine Einlaßkugel 26, die in der Lage ist, sich zwischen zwei Stellungen zu bewegen. ΐ/ährend des in Figur 1 gezeigten Rückhubes gelangt Flüssigkeit durch das Einlaßventil 25 aus der hohlen Innenkammer 20 des Kolbens 12 in die Pumpenkammer 13. Wenn die Einlaßkugel 26 sich in ihrer zweiten Stellung während des in Figur 2 gezeigten Vorwärtshubes befindet, in der sie an einem Sitz 27 anliegt, wird der Durchgang von Flüssigkeit durch das Einlaßventil 25 verhindert. Die Kugel 26 wird in der ersten dieser beiden Stellungen, die in Figur 1 gezeigt ist, durch den Druck der Flüssigkeit in der hohlen Innenkammer 20 gegen die Kugel 26 während des Rückhubs des Kolbens gehalten, wie es in Figur 1 gezeigt ist, wenn sich der Kolben von seinem oberen Totpunkt zu seinem unteren Totpunkt bewegt. Der Sitz 27 hält während des Rückhubes die Kugel 26 an dem Kolben 12. Der Sitz 27 verhindert jedocTi nicht den Flüssigkeitsstrom während des RUckhubes um die Kugel 26 äußern hohlen Teil 20 des Kolbens 12 in die Pumpenkammer 13.The piston 12 has an inlet valve 25 which is arranged at the end of the piston opposite the opening 24t is. The inlet valve 25 comprises an inlet ball 26, which is able to move between two positions. During the return stroke shown in FIG. 1, liquid arrives through the inlet valve 25 from the hollow interior chamber 20 of the piston 12 into the pump chamber 13. When the inlet ball 26 is in its second position during the forward stroke shown in Figure 2, in which it is on a seat 27 is applied, the passage of liquid through the inlet valve 25 is prevented. The ball 26 is in the first of these two positions, shown in Figure 1, by the pressure of the liquid in the hollow inner chamber 20 held against the ball 26 during the return stroke of the piston, as shown in Figure 1, when the piston is from moved its top dead center to its bottom dead center. The seat 27 holds the ball 26 on the during the return stroke Piston 12. However, seat 27 does not prevent fluid flow during the return stroke around the ball 26 utterly hollow Part 20 of piston 12 into pump chamber 13.
Während des Vorwärtshubes des Kolbens von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt wird die Kugel 26 durch den Druck der Flüssigkeit in der Pumpajikaüiaier 13 an dom Sitz 27During the forward stroke of the piston from the lower one The ball 26 becomes dead center by the pressure of the liquid in the pumpajikaüiaier 13 on the seat 27
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gehalten. Während dieses Teils des Pumpenbetriebs wird Flüssigkeit durch die Kombination des Kolbens 12 mit der Einlaßkugel 26 durch die Öffnung 19, das Auslaßventil 14, den Auslaß 15 in den Behälter gedrückt.held. During this part of the pump operation, Liquid through the combination of piston 12 with inlet ball 26 through port 19, outlet valve 14, the outlet 15 pressed into the container.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Einlaßkugel 26 nicht notwendigerweise eine Kugel sein muß. Dieses Teil kann ebenfalls andere Formen aufweisen, mit denen es in der Lage ist, in dem Sitz 27 zu sitzen, wie es weiter oben in Verbindung mit der Auslaßkugel 18 beschrieben worden ist.It should be noted that the inlet ball 26 need not necessarily be a ball. This part may also have other shapes with which it is able to sit in the seat 27, as described above in connection with the outlet ball 18 has been described.
Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 die vollständige Wirkungsweise der Pumpenanlage gemäß der vorliegenden Erfindung während des Rückhubes und des Vorwärtshubes des Kolbens erläutert/Während des Rückhubes, wie in Figur 1 gezeigt, strömt keine Flüssigkeit in den Einlaß 11 noch gelangt Flüssigkeit aus dem Auslaß 15 heraus. Nach Beginn des Abwärtshubes wird die Kugel 26 an dem Sitz 27 gehalten. Die Flüssigkeit in der Pumpenkammer 13 und in dem hohlen Teil 20 des Kolbens 12 bleibt im wesentlichen unbewegt. Die Fläche des Kolbens 12 bewegt sich hinter einem FlUsslgkeitskÖrper in Richtung auf den unteren Totpunkt durch die unbewegte Flüssigkeit. Somit strömt die Flüssigkeit um die Kugel 26 in die Pumpenkammer 13. Am Ende des Rückwärtshubes ist die Pumpenkammer 13 im wesentlichen mit Flüssigkeit angefüllt. Während des gesamten Rückhubes wird die Auslaßkugel 18 eng an dem ersten Sitz 17 gehalten, und zwar durch den Druckunterschied zwischen der zweiten Öffnung 23 und der Pumpenkammer 13. Durch die Bewegung des Kolbens 12 inReferring now to FIGS. 1 and 2 the complete mode of operation of the pump system according to present invention during the return stroke and the forward stroke of the piston explained / During the return stroke, As shown in Figure 1, no liquid flows into the Inlet 11 still flows out of the outlet 15 liquid. After the start of the downward stroke, the ball 26 is on the seat 27 held. The liquid in the pump chamber 13 and in the hollow part 20 of the piston 12 remains essentially unmoved. The face of the piston 12 moves behind you Fluid body through in the direction of the bottom dead center the still liquid. Thus, the liquid flows around the ball 26 into the pump chamber 13. At the end of the return stroke the pump chamber 13 is essentially with liquid filled. During the entire return stroke, the outlet ball 18 is held tightly to the first seat 17, namely by the pressure difference between the second port 23 and of the pump chamber 13. By moving the piston 12 in
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Richtung auf den unteren Totpunkt wird in der Pumpenkammer 13 ein leichter Unterdruck erzeugt. Demzufolge ist der Druck in der Kammer 13 etwas geringer als der Druck in der zweiten Öffnung 23. Die Kugel 18 wird infolge dieses Druckunterschiedes eng an dem Sitz 17 gehalten. Daher wird die Flüssigkeit daran gehindert, von dem Behälter zurück durch den Auslaß 15 und die erste oder zweite Öffnung 22 bzw. 23 in die Pumpenkammer 13 zu strömen. In ähnlicher Weise hält der Druck des um die Einlaßkugel 26 strömenden Mediums die Einlaßkugel 26 während des Rückwärtshubes an dem SitzIn the direction of the bottom dead center, a slight negative pressure is generated in the pump chamber 13. As a result, the pressure in the chamber 13 is slightly less than the pressure in the second opening 23. The ball 18 is held tightly against the seat 17 as a result of this pressure difference. Therefore, the liquid is prevented from flowing back from the container through the outlet 15 and the first or second openings 22 and 23, respectively, into the pump chamber 13. Similarly, the pressure of the medium flowing around inlet ball 26 holds inlet ball 26 against the seat during the return stroke
Während·des Vorwärtshubes ist die Situation timgekehrt, wie in Figur 2 gezeigte Sobald der Kolben 12, der durch einen herkömmlichen Kolbenmotor ( in der Zeichnung nicht dargestellt) gesteuert wird, sich χολ seinem unteren Totpunkt in Richtung auf den oberen Totpunkt zu bewegen beginnt, wird die Einlaßkugel 26 durch den Druck der Flüssigkeit in der Pumpenkammer 13 gegen den Sitz 27 gedruckt. Demzufolge wird der hohle Teil 20 des Kolbens 21 abgedichtet. Wenn der Kolben 12 und die Kugel 26 sich in Richtung auf den oberen Totpunkt bewegen, findet eine Senkung des Drucks in der Kammer 29 statt. Dieser geringere Druck bewirkt zusammen mit anderen Kräften, daß Flüssigkeit in den Einlaß 11 und demzufolge in den hohlen Teil 20 des Kolbens 12 gesaugt wird. Ferner wird die Flüssigkeit in der Pumpenkammer 15 durch die Wirkung des Kolbens 12 und der Kugel 26 (die fest an dem SitzWhile · of the forward stroke, the situation timgekehrt, as controlled in figure 2 shown as soon as the piston 12 (not shown in the drawing) by a conventional piston engine starts χολ its bottom dead center toward the top dead center to move, is the inlet ball 26 is pressed against the seat 27 by the pressure of the liquid in the pump chamber 13. As a result, the hollow part 20 of the piston 21 is sealed. When the piston 12 and the ball 26 move towards top dead center, the pressure in the chamber 29 decreases. This lower pressure, together with other forces, causes liquid to be drawn into the inlet 11 and consequently into the hollow part 20 of the piston 12. Furthermore, the liquid in the pump chamber 15 is displaced by the action of the piston 12 and the ball 26 (which are firmly attached to the seat
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27 sitzt) durch die Öffnung 19 an dem Ende der Pumpenkammer 13 gedrückt. Der Druck dieser Flüssigkeit drückt die Auslaßkugel 18 von dem ersten Sitz 17 hinweg und in den zweiten Sitz 21. Wenn sich die Kugel 18 in dem zweiten Sitz 21 befindet, ist die zweite Öffnung 23 verschlosssen, so daß durch die zweite Öffnung 23 und durch den Auslaß 15 keine Flüssigkeit strömt. Es wird darauf hingewiesen, daß bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch die zweite Öffnung 23 weder während des Rückwärtshubes noch während des Vorwärtshubes Flüssigkeit strömen soll. Diese Öffnung ist lediglich dafür vorgesehen, den notwendigen Druck auf der Kugel 18 hervorzurufen, um zu gewährleisten, daß die Kugel 18 während des Rückwärtshubes in den Sitz 17 gedrückt wird. Wenn sich jedoch die Kugel 18 in dem zweiten Sitz 21 befindet, wird die Flüssigkeit von dem Kolben durch die erste Öffnung 22 (Auslaßöffnung) und durch den Auslaß 15 in den Sammeln, behälter gedrückt. Somit wird während des Vorwärtshubes der Inhalt der Pumpenkamraer durch die Auslaßöffnung 22 und den Auslaß 15 in den Behälter gepumpt.27 sits) through the opening 19 at the end of the pump chamber 13 pressed. The pressure of this liquid pushes the outlet ball 18 away from the first seat 17 and in the second seat 21. When the ball 18 is in the second seat 21, the second opening 23 is closed, so that through the second opening 23 and through the outlet 15 no liquid flows. It should be noted that in the embodiment shown by the second Opening 23 should not flow liquid either during the backward stroke or during the forward stroke. This opening is only intended to produce the necessary pressure on the ball 18 to ensure that the ball 18 is pressed into the seat 17 during the backward stroke. However, when the ball 18 is in the second seat 21, the liquid from the piston is through the first opening 22 (outlet opening) and through outlet 15 in the collectors, container pressed. Thus, during the forward stroke, the contents of the pump chamber through the outlet port 22 and the Outlet 15 is pumped into the container.
Nachdem der Kolben 12 den oberen Totpunkt erreicht hat, beginnt er seine Rückkehrbewegung in Richtung auf den unteren Totpunkt, und der gesamte Zyklus wird wiederholt.After the piston 12 has reached top dead center, he begins his return movement towards the lower Dead center and the entire cycle is repeated.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die Auslaßkugel 18 vollständig durch den Druckunterschied zwischen der Pumperikammer 13 und der zweiten Öffnung 23 gesteuert wird. Keine Federn oder aridere mechanischen-Einrichtungen sind dazu notwendig, zu den genauen Zeitpunkten während des. Puiupzyl: InsFrom the above description it can be seen that the outlet ball 18 is completely due to the pressure difference between the pumping chamber 13 and the second opening 23 is controlled. No springs or other mechanical devices are included necessary at the exact times during the. Puiupzyl: Ins
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die Kugel von Sitz zu Sitz zu verschieben. Dadurch wird eine Ventileinrichtung mit langer Lebensdauer erzielt. Ferner kann die Pumpanlage gemäß der vorliegenden Erfindung in jeder beliebigen Ausrichtung hinsichtlich der Schwerkraft verwendet werden, da die Wirkung der Auslaßkugel gegenüber der Schwerkraft verhältnismäßig unempfindlich ist.move the ball from seat to seat. This will achieved a valve device with a long service life. Furthermore, the pumping system according to the present invention can be used in any orientation with respect to gravity because of the effect of the outlet ball is relatively insensitive to gravity.
Die oben erörterte spezielle Ausbildung stellt nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Viele Abwandlungen und Verbesserungen können durch den Fachmann vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen umrissen ist.The specific training discussed above is only represents a preferred embodiment of the present invention. Many modifications and improvements can be made can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the invention, as described in the following Claims is outlined.
Claims (1)
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