DE1966459B2

DE1966459B2 - Pumpe mit einem zylindrischen Massekolben, der frei fliegend in einer zylindrischen Kammer gelagert ist

Info

Publication number: DE1966459B2
Application number: DE1966459A
Authority: DE
Inventors: Maurice Paris Barthalon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-01-12
Filing date: 1969-01-10
Publication date: 1978-08-31
Also published as: NL165813C; US3538357A; NL7709327A; NL165813B; ES362400A1; DE1901127A1; CH485944A; NL6900316A; DE1966459A1; GB1258879A; DE1966459C3; FR1582781A; GB1256612A; JPS5241482B1; SE354335B; BE726476A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe mit einem zylindrischen Massekolben, der frei fliegend in einer zylindrischen Kammer gelagert ist, die in einem Teil ausgebildet ist, das im Betrieb eine geradlinige Hin- und Herbewegung ausführt, und mit zu beiden Seiten des Massekolbens in der zylindrischen Kammer bestehenden Arbeitsräumen veränderlichen Volumens, in welche jeweils ein in dem Teil ausgebildeter radialer Kanal mündet.

Bei Pumpen dieser Art kommt die Förderwirkung ausschließlich durch die Hin- und Herbewegung zustande, in der Massekolben infolge seiner Trägheit relativ zu dem hin- und herbeweglichen Teil ausführt.

Bei einer aus der DE-PS 10 18 078 bekannten Pumpe der eingangs angegebenen Art ist das den Massekolben enthaltende Teil ein Rohr, das in der Mitte zwischen den radialen Kanälen einen Ansaugschlitz aufweist, der so breit ist, daß er in jeder Endstellung des Kolbens M teilweise freigegeben ist. Das Rohr ist seinerseits mittels axialer Führungsstangen in einem Rahmen für eine lineare Hin- und Herbewegung verschiebbar gelagert. Bei dieser Konstruktion machen der Ansaugschütz und die als Auslässe dienenden radialen Kanäle die Hin- und e>o Herbewegung des rohrförmigen Teils mit. Es besteht daher das Problem, die Zuführung und Abführung des zu fördernden bzw. des zu verdichtenden Mediums ohne Störung dieser Hin- und Herbewegung zu gewährleisten. Für die Zuführung des Mediums ist das Problem f>-> dadurch gelöst, daß sich einfach das ganze rohrförmige Teil in dem zu verdichtenden Medium bewegt, das somit dauernd am Einlaßschlitz vorhanden ist, unabhängig von der Stellung des hin- und herbeweglichen Teils. Diese Maßnahme ergibt eine beträchtliche Einschränkung hinsichtlich der Anwendungsmöglichkeiten der Pumpe. Zur Abführung des verdichteten Mediums ist die Führungsstange hohl ausgebildet und abgedichtet in eine Hauptdnickkammer geführt Diese Konstruktion ist kompliziert und aufwendig. Ferner sind für die Auslässe besondere Druckventile erforderlich. Infolge des beschriebenen Konstruktionsprinzips ist es auch nicht möglich, den frei fliegenden Massekolben im Innern eines Kolbens unterzubringen, der seinerseits in einem Zylinder Förder- oder Verdichtungsarbeit ausführen kann.

Aus der US-PS 15 74181 ist andererseits eine Schmiermittelpumpe bekannt, bei welcher ein den Kolben enthaltender Zylinder am unteren Ende einer Pleuelstange so angebracht ist, daß er in den Schmiermittelsumpf eintaucht Der Kolben ist über eine Kolbenstange mit einer außerhalb des Zylinders liegenden Platte verbunden, die bei der Bewegung durch das Schmiermittel einen beträchtlichen Widerstand erzeugt Die Kolbenbewegung wird in diesem Fall in erster Linie durch diesen Widerstand verursacht und nicht durch die Trägheit des Kolbens. Diese Konstruktion setzt das Vorhandensein einer Pleuelstange voraus, deren unteres Ende sich durch den Schmiermittelsumpf bewegt, so daß sie bei einer Schwingkolbenmaschine nicht anwendbar wäre. Ferner ist auch in diesem Fall ein Rückschlagventil an der Auslaßseite erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Pumpe der eingangs angegebenen Art, die bei einfachem Aufbau mit einer sehr geringen Anzahl von beweglichen Teilen zur Förderung beliebiger Strömungsmittel verwendet werden kann, ohne daß Einschränkungen hinsichtlich der Zuführung und/oder Abführung des zu fördernden Strömungsmittels bestehen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zylindrische Kammer und die radialen Kanäle in einem Kolben ausgebildet sind, der seinerseits in einem Zylinder hin- und herbeweglich gelagert ist, daß in dem Zylinder eine Einlaßöffnung derart angebracht ist, daß sie bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens abwechselnd mit einem der beiden radialen Kanäle zur Deckung kommt, und daß in dem Zylinder zwei Auslaßöffnungen symmetrisch in bezug auf die Einlaßöffnung von dieser jeweils in einem Abstand angebracht sind, der gleich dem Abstand zwischen den beiden radialen Kanälen ist.

Bei der nach der Erfindung ausgeführten Pumpe wirken die in die Arbeitskammern führenden radialen Kanäle abwechselnd als Einlaß und als Auslaß, indem sie abwechselnd mit den im Zylinder gebildeten Einlaß- und Auslaßöffnungen in Verbindung kommen. Da diese Einlaß- und Auslaßöffnungen in dem feststehenden Zylinder angebracht sind, besteht kein Problem für die Zuführung und Abführung des zu fördernden Strömungsmittels.

Die Pumpe nach der Erfindung erweist sich als besonders vorteilhaft zur Verwendung bei einer Maschine, die einen in einem Zylinder hin- und herbeweglichen gelagerten Kolben aufweist, der seinerseits Förder- oder Verdichtungsarbeit leistet. In diesem Fall ist das einzige zusätzliche bewegliche Teil, das zur Bildung der Pumpe benötigt wird, der im Innern des Kolbens frei fliegend gelagerte Massekolben. Das Vorhandensein des Kolbens und des Zylinders und die Relativbewegung zwischen diesen Teilen wird dann

zugleich zur Steuerung der Ein- und Auslässe nach Art einer Schlitzsteuerung ausgenutzt Die Pumpe kann dann beispielsweise als Schmiermittelpumpe für die Maschine verwendet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt Darin zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Maschine mit einer Vorrichtung nach der Erfindung längs der Linie I-I von F i g. 2,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Maschine iängs der Linie H-II von F i g. 1 und

F i g. 3 eine Teilschnittansicht eines Teils der Maschine bei einer anderen Ausführungsform.

Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Maschine ist ein linearer Motorverdichter zur Verdichtung eines teueren oder gefährlichen Gases. Der Motorverdichter ist durch Lenker 31 innernhalb einer dichten Kapsel 32 aufgehängt, deren unterer Abschnitt 33 den Vorratsbehälter für eine zu fördernde Hilfsflüssigkeit, nämlich das Schmieröl der Maschine bildet Das bewegliche System des Verdichters enthält einen eine hin- und hergehende Bewegung innerhalb eines Zylinders 35 ausführenden Kolben 34.

Im Innern des Kolbens 34 ist eine zu dem Kolben gleichachsige zylindrische Kammer 36 ausgebildet, in welcher ein Massekolben 37 frei verschieblich ist. Dieser Massekolben teilt die Kammer 36 in zwei je nach ihrer Stellung veränderliche Räume 36a und 366. Das Spiel zwischen den Wänden des Massekolbens 37 und der Kammer 36 ist. so klein, daß der öldurchtritt von einem Raum zum anderen gering ist. Jeder Raum 36a, 366 ist mit der Außenfläche des Kolbens 34 durch eine in einem gewissen Abstand von den Abschlußwänden 39a, 396 der Kammer 36 ausgebildete radiale Öffnung 38a, 386 verbunden, so daß dann, wenn der Massekolben 37 eine der Öffnungen 38a, 386 zu verschließen beginnt, ein Restvolumen zwischen der Stirnfläche dieses Massekolbens und der entsprechenden Abschlußwand 39a, 396 verbleibt.

Andererseits ist die Öffnung 38a in einem Abstand von der Stirnfläche 46 des Kolbens 34 angebracht, der wenigstens gleich dem Durchmesser des Kolbens ist.

Die Innenwand des Zylinders 35 enthält ferner drei Ringnuten 41, 42a, 426. Die Nut 41 ist durch einen Einlaßkanal 43 mit dem ölsumpf 33 verbunden. Die symmetrisch in Bezug auf die Nut 41 angeordneten Nuten 42a, 426 sind durch radiale Öffnungen 44a, 446 mit einem Kanal 45 zur Förderung des Öls in die Maschine verbunden. Ein aufgesetzter Kern 40 verschließt die die Kammer 36 bildende Bohrung des Kolbens 34 nach Einführung des Massekolbens 37.

Diese Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Wenn sich der Kolben 34 an seinem äußeren Totpunkt befindet und seinen Hub in Richtung auf den inneren Totpunkt in der Richtung des Pfeils /mit einer positiven Beschleunigung beginnt wird der Massekolben 37 durch eine Trägheit gegen die Abschlußwand 39a des Raumes

κ, 36a gedrückt In der zweiten Hälfte des Hubes in Richtung des Pfeils /wird die Beschleunigung negativ, und der Massekolben 37 wird durch seine Trägheit in die Richtung auf die Abschlußwand 396 verschoben, drückt das in dem Raum 366 enthaltene öl zusammen und

r". erzeugt einen Unterdruck in dem Raum 36a. In der Nähe des Endes des Hubes des Kolbens 34 in Richtung des Pfeils /kommt kommt die Öffnung 386 auf die Höhe der Nut 426, und die Öffnung 38a kommt auf die Höhe der Nut 41. Das in dem Raum 366 enthaltene öl wird in

id den Verteilungskanal 45 gefördert, während öl aus dem Sumpf 33 durch den Kanal 43 in den Raum 36a gesaugt wird. Währens des Rückgangs des Kolbens 34 in Richtung des Pfeils g zu dem äußeren Totpunkt finden die umgekehrten Vorgänge statt, wobei das öl des

r, Raumes 36a in die Kanäle 44a und 45 gefördert wird, während öl aus dem Sumpf 33 in den Raum 366 gesaugt wird. Dank dieser Ausbildung wird bei jedem Hub des Kolbens 34 öl unter Druck in den Kanal 45 gefördert.

Wenn der Massekolben 37 in der Nähe seines

D Hubendes eine Öffnung 38a oder 386 verschließt, bleibt zwischen seiner Stirnfläche und der Abschlußwand 39a bzw. 396 der Kammer 36 ein Restvolumen bestehen, welches mit öl gefüllt ist, das nicht austreten kann und die Stöße am Hubende sehr wirksam dämpft. Anderer-

!■■> seits ist infolge der Entfernung zwischen der Öffnung 38a und der Stirnfläche 46 des Kolbens 34 der Durchtritt von Druckluft zu dem ölkreis sehr gering.

In Fig.3 ist eine vereinfachte Ausführungsform gezeigt, bei der die in der Wand der Kammer 36

in ausgebildete radiale Öffnung 386 außerhalb des Zylinders 35 steht, wenn sich der Kolben 34 an seinem inneren Totpunkt befindet (Stellung von Fig.3). In dieser Stellung des Kolbens 34 wird dann das öl unmittelbar zu dem Ende des Zylinders 35 gefördert,

-ti was den Fortfall der Ringnut 426 und der radialen Öffnung 446 gestattet, welche bei der in Fig. 1 und F i g. 2 dargestellten Ausführungsform in der Innenwand des Zylinders 35 ausgebildet waren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pumpe mit einem zylindrischen Massekolben, der frei fliegend in einer zylindrischen Kammer gelagert ist, die in einem Teil ausgebildet ist, das im Betrieb eine geradlinige Hin- und Herbewegung ausführt, und mit zu beiden Seiten des Massekolbens in der zylindrischen Kammer bestehenden Arbeitsräumen veränderlichen Volumens, in welches jeweils ein in dem Teil ausgebildeter radialer Kanal mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Kammer (36) und die radialen Kanäle (38a, 38b) in einem Kolben (34) ausgebildet sind, der seinerseits in einem Zylinder (35) hin- und herbeweglich gelagert ist, daß in dem Zylinder (35) eine Einlaßöffnung (41) derart angebracht ist, daß sie bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens (34) abwechselnd mit einem der beiden radialen Kanäle (38a, 3Sb) zur Deckung kommt, und daß in dem Zylinder (35) zwei Auslaßöffnungen (42a, 42b) symmetrisch in bezug auf die Einlaßöffnung (41) von dieser jeweils in einem Abstand angebracht sind, der gleich dem Abstand zwischen den beiden radialen Kanälen (38a, 3Sb) ist

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder radiale Kanal (38a, 3Sb) im Abstand von der entsprechenden Stirnwand (39a, 39b) der Kammer (36) in den Arbeitraum (36a, 366,) mündet.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder radiale Kanal (38a, 3Sb) Jo von der Stirnfläche des Kolbens (34) in einem Abstand liegt, der wenigstens gleich dem Durchmesser des Kolbens (34) ist.