DE19714100C1

DE19714100C1 - Pump driven by compressed air

Info

Publication number: DE19714100C1
Application number: DE1997114100
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Ing Berbuer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-05
Filing date: 1997-04-05
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2017-04-06

Abstract

The pump includes a piston unit acting against the force of a spring (9). The unit consists of a drive piston (8) driven by compressed air, and a supply piston (7) to pressurise the fluid being supplied. The control unit acts against another spring (15), and consists of a compressed air line (11) to the drive piston cylinder (10) or to a compressed air valve (13). The control piston (16) is fixed to the valve. The pump piston cylinder (17) can be connected by a control line (18) to the drive piston cylinder. The control line is connected to at least one point of the drive piston cylinder between top and bottom dead centre of the drive piston.

Description

Die Erfindung betrifft eine druckluftbetriebene Pumpe mit einer gegen die Kraft einer Feder betätigbaren Kolbeneinheit aus einem mit Druckluft beaufschlagbaren An triebskolben sowie einem damit fest verbundenen, das zu fördernde Medium unter Überdruck setzenden Förderkolben und mit einer gegen die Kraft einer Feder betä tigbaren Steuereinrichtung aus einem eine Druckluftzuleitung zu einem Zylinder des Antriebskolbens wahlweise freigebenden bzw. versperrenden Druckluftein- und -auslaßventil sowie einem damit fest verbundenen Steuerkolben, wobei ein Zylinder des Steuerkolbens über eine Steuerleitung mit dem Zylinder des Antriebskolbens verbindbar ist.The invention relates to a compressed air operated pump with an against the force of one Spring-actuated piston unit from a pressurized air drive piston and a firmly connected medium to be pumped Pressurizing delivery piston and actuate with a spring against the force of a spring Tigbaren control device from a compressed air supply to a cylinder of the Drive piston optionally releasing or blocking compressed air intake and -Exhaust valve and a control piston firmly connected to it, being a cylinder of the control piston via a control line to the cylinder of the drive piston is connectable.

Derartige Pumpen sind häufig mit einer hydraulischen und einer pneumatischen Schubkolbeneinheit ausgestattet, deren im Durchmesser verschieden groß bemes sene Kolben miteinander verbunden sind. Der mit Druckluft beaufschlagene größere Pneumatikkolben ist mittels eines Steuerschiebers hin- und herverlagerbar. Der Steuerschieber weist am Umfang durch radiale Nutenstege mit eingelegten Dicht ringen voneinander getrennte Ringräume, eine Axialbohrung sowie eine von dieser abzweigende Radialbohrung auf. Der Steuerschieber verbindet in Abhängigkeit von seiner Betriebsstellung den Arbeitsraum des Pneumatikkolbens einerseits mit der Druckluftquelle und andererseits mit der Atmosphäre. Ferner ist ein mit einer Steu erstange in den Arbeitsraum hineinragender Hilfsschieber endseitig des Arbeits raumes vorgesehen, der ständig an die Druckluftquelle angeschlossen ist.Such pumps are often hydraulic and pneumatic Thrust piston unit equipped, whose dimensions are different in diameter sene pistons are interconnected. The larger compressed air Pneumatic piston can be moved back and forth by means of a control slide. Of the Control spool has circumferential radial groove webs with inserted seal wrestle separate annular spaces, an axial bore and one of these branching radial bore. The control spool connects depending on its operating position the working area of the pneumatic piston on the one hand with the Compressed air source and on the other hand with the atmosphere. Furthermore, one with a tax Auxiliary slide projecting into the work area at the end of the work Room provided, which is constantly connected to the compressed air source.

Um eine solche, zum Beispiel mit allen zuvor beschriebenen Merkmalen aus der DE 26 26 954 A1 bekannte druckluftbetriebene Hydraulikpumpe zu schaffen, die sowohl hinsichtlich des mit Druckluft beaufschlagten steuerungsmechanischen Teils als auch des hydraulischen Arbeitsteils einfacher aufgebaut, problemloser zu fertigen und weniger störanfällig ist, wird gemäß der DE 26 26 954 A1 vorgeschlagen, daß der Steuerschieber eine große und eine kleine stirnseitige Wirkfläche aufweist, die Bestandteil von in eigenen Wirkräumen gleitenden Nutenstegen ist. Von den Wirkflächen steht die kleine über den Druckluft-Zufuhrkanal ständig mit der Druck luftquelle in Verbindung. Die große Wirkfläche ist dagegen durch den Hilfsschieber an die Druckluftquelle und über einen absperrbaren Kanal an die Außenluft an schließbar. Ferner sind zwei gegen die große und die kleine Wirkfläche abgedichte te Ringräume am Umfang des Steuerschiebers vorgesehen.Such a, for example with all the features described above from DE 26 26 954 A1 to provide known air powered hydraulic pump that both with regard to the control mechanical part to which compressed air is applied the hydraulic work part is also more simply constructed and easier to manufacture and is less prone to failure, it is proposed according to DE 26 26 954 A1 that the control slide has a large and a small end face, which It is a component of grooved webs sliding in their own working areas. Of the The small active areas are constantly connected to the pressure via the compressed air supply channel air source in connection. The large effective area, however, is due to the auxiliary slide to the compressed air source and to the outside air via a lockable duct closable. Furthermore, two are sealed against the large and the small effective area te annular spaces provided on the circumference of the spool.

Bei der vorbeschriebenen Pumpe erfordern insbesondere deren Hilfsventile Bautei le mit aufwendigen Bearbeitungsvorgängen. Dadurch sind die Herstellungskosten für diese Pumpen relativ hoch. Aber auch hinsichtlich der Lebensdauer wirken sich bei der bekannten Pumpe die Hilfsventile ebenso wie der Steuerschieber des Hauptventils negativ aus, da die Dichtungen durch Reibung einem relativ schnellen Verschleiß ausgesetzt sind.In the case of the pump described above, its auxiliary valves in particular require components le with complex machining processes. This is the manufacturing cost relatively high for these pumps. But also with regard to the lifespan in the known pump, the auxiliary valves as well as the spool of Main valve negative, because the seals a relatively quick friction Are subject to wear.

Aus der DE 27 38 177 A1 ist des weiteren eine strömungsmittelbetriebene hydrauli sche Pumpe bekannt, bei der mit Hilfe des Kolbens eines Luftmotors ein Stößel ei ner Hydraulikpumpe antreibbar ist. Zwischen dem Kolben und dem Pumpenstößel besteht jedoch keine feste Verbindung, vielmehr stützt sich ein verbreiterter Kopf mit einer abgerundeten sphärischen Lagerfläche des Pumpenstößels auf einer kom plementär abgerundeten Fläche des Kolbens ab. Außerdem erfolgen die Beauf schlagung des Arbeitsraums des Kolbens und dessen Entlüftung während des Rückhubes durch voneinander getrennte Querschnitte, die einerseits mittels eines Drucklufteinlaßventils und andererseits mittels eines Druckluftauslaßventils ver schlossen bzw. freigegeben werden. Beide vorgenannten Ventile werden von einem gemeinsamen Steuerkolben betätigt, der über eine Leitung an den Zylinderraum des Kolbens im Bereich dessen unteren Totpunkts angeschlossen ist. Das Verschließen der Druckluftauslaßöffnung und die gleichzeitige Freigabe der Drucklufteinlaßöff nung erfolgen durch mechanische Betätigung durch den Kolben selbst und zwar, wenn dieser seine obere Totpunktstellung erreicht. Die vorbeschriebene Pumpe besitzt einen komplizierten Aufbau und ist aufgrund der Vielzahl der bewegten Teile einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt.From DE 27 38 177 A1 there is also a fluid-operated hydraulic system cal pump known in which a plunger with the help of the piston of an air motor ner hydraulic pump is driven. Between the piston and the pump tappet however, there is no fixed connection, rather a widened head is supported a rounded spherical bearing surface of the pump tappet on a com complementary rounded surface of the piston. The Beauf also take place striking the piston working space and venting it during the Return stroke through separate cross sections, on the one hand by means of a Air inlet valve and on the other hand ver by means of a compressed air outlet valve closed or released. Both of the aforementioned valves are from one actuated common control piston, which via a line to the cylinder chamber of the Piston in the area of its bottom dead center is connected. The closing the compressed air outlet opening and the simultaneous release of the compressed air inlet opening by mechanical actuation by the piston itself, namely when it reaches its top dead center position. The pump described above has a complicated structure and is due to the large number of moving parts exposed to increased wear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckluftbetriebene Pumpe der ein gangs beschriebenen Art vorzuschlagen, die sich gegenüber den bekannten gat tungsgemäßen Pumpen durch einen weiterhin vereinfachten Aufbau auszeichnet und infolgedessen kostengünstiger herstellbar ist und darüber hinaus eine hohe Lebensdauer sowie eine geringe Störanfälligkeit aufweist.The invention has for its object a compressed air powered pump to propose the type described above, which is compared to the known gat pumps characterized by a further simplified structure and is consequently less expensive to manufacture and, moreover, a high one Lifetime and a low susceptibility to failure.

Ausgehend von einer druckluftbetriebenen Pumpe der im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 genannten Art, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kenn zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.Starting from a compressed air powered pump in the preamble of the patent Say 1 mentioned type, this object is achieved by the in the kenn Drawing part of claim 1 specified features solved.

Ausgehend von einer Pumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung aber auch dadurch gelöst, daß die Steuerleitung über ein kombiniertes Drossel-Sperrventil an nur einem Punkt des Zylinders des Antriebskolbens so angeschlossen ist, daß in einer Totpunktlage des Antriebskolbens Druckluft in den Zylinder des Steuerkolbens einleitbar und dadurch das Druckluftein- und -auslaßventil öffenbar ist.Starting from a pump mentioned in the preamble of claim 1 Art, this object is also achieved according to the invention in that the Control line via a combined throttle check valve at only one point of the Cylinder of the drive piston is connected so that in a dead center position Drive piston compressed air can be introduced into the cylinder of the control piston and thereby the compressed air inlet and outlet valve can be opened.

Mit dem kombinierten Drossel-Sperrventil läßt sich nämlich in einer Totpunktlage des Antriebskolbens Druckluft in den Zylinder des Steuerkolbens einleiten und da durch das Druckluftein- und -auslaßventil betätigen. Die Drossel verhindert bei der Rückwärtsbewegung des Arbeitskolbens einen vorzeitigen Druckabfall im Zylinder des Steuerkolbens, indem die unter Druck stehende Luft aus diesem nur langsam in den mit der Umgebung in Verbindung stehenden Raum unterhalb des Arbeitskol bens austreten kann. Somit wird ein vorzeitiges Umschalten des vom Steuerkolben bewegten Druckluftein- und -auslaßventils, das heißt, eine Druckbeaufschlagung der Oberseite des Arbeitskolbens vor Erreichen des oberen Totpunkts vermieden.With the combined throttle check valve, it can namely in a dead center position the compressed air into the cylinder of the control piston and there operate through the compressed air inlet and outlet valve. The throttle prevents the Backward movement of the working piston causes an early pressure drop in the cylinder of the control piston by slowly releasing the air under pressure from it the space in connection with the environment below the working col can exit. Thus, a premature switchover of the control piston moving compressed air inlet and outlet valve, that is, a pressurization the top of the piston before reaching top dead center.

Vorzugsweise ist das Druckluftein- und -auslaßventil bei beiden Ausführungsformen als Sitzventil mit einem weichen Ventilteller ausgeführt. Dadurch ist die Ventilfunkti onsfähigkeit weder von einem Schmierzustand abhängig, noch unterliegt der Ventil teller infolge von gleitenden Dichtungen einem Verschleiß. Schließlich kann auch der Hub des Druckluftein- und -auslaßventils kurz sein, was sich geräuschmindernd beim Betrieb der erfindungsgemäßen Pumpe auswirkt.Preferably, the compressed air inlet and outlet valve is in both embodiments designed as a seat valve with a soft valve disc. This is the valve function Ability does not depend on a lubrication condition, nor is the valve subject wear due to sliding seals. Finally, too The stroke of the compressed air inlet and outlet valve must be short, which reduces noise affects the operation of the pump according to the invention.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpe ist darin zu sehen, daß für die Umsteuerung des Druckluftein- und -auslaßventils keine Hilfsventile benötigt werden. Statt dessen besitzt der Zylinder des Antriebskolbens mindestens eine von der Dichtung des Antriebskolbens überfahrbare Bohrung für den Anschluß einer Steuerleitung, welche über ein kostengünstig realisierbares Sperrventil mit dem Zy linder des Steuerkolbens verbunden ist. A major advantage of the pump according to the invention is the fact that for the reversal of the compressed air inlet and outlet valve requires no auxiliary valves will. Instead, the cylinder of the drive piston has at least one of The seal of the drive piston can be driven over for the connection of a Control line, which can be implemented with the Zy linder of the control piston is connected.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele je einer erfindungsgemäßen druckluftbetriebenen Pumpe zur Förderung von Flüssigkeiten oder Gasen in einem Längsschnitt dargestellt. Es zeigt:In the drawing, two exemplary embodiments are each one according to the invention air operated pump for conveying liquids or gases in one Longitudinal section shown. It shows:

Fig. 1 eine Pumpe, bei welcher für den Anschluß der Steuerleitung der Zylinder des Antriebskolbens mit zwei Bohrungen versehen ist, und Fig. 1 is a pump in which the cylinder of the drive piston is provided with two holes for the connection of the control line, and

Fig. 2 eine Pumpe, bei welcher für den Anschluß der Steuerleitung der Zylinder des Antriebskolbens mit nur einer Bohrung versehen ist. Fig. 2 shows a pump in which the cylinder of the drive piston is provided with only one bore for the connection of the control line.

Übereinstimmend in beiden Ausführungsbeispielen besteht die erfindungsgemäße Pumpe im wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse 1. Im unteren Bereich des Gehäuses 1 ist für das zu fördernde Medium eine Saugleitung 2 mit einem Rückschlagventil 3 und eine Druckleitung 4 mit einem Rückschlagventil 5 vorgese hen. Die Saugleitung 2 und die Druckleitung 4 sind durch einen Speicherraum 6 miteinander verbunden, der durch einen Förderkolben 7 unter Überdruck setzbar ist.In accordance with both exemplary embodiments, the pump according to the invention essentially consists of a cylindrical housing 1 . In the lower region of the housing 1 , a suction line 2 with a check valve 3 and a pressure line 4 with a check valve 5 are provided for the medium to be conveyed. The suction line 2 and the pressure line 4 are connected to one another by a storage space 6 which can be placed under positive pressure by means of a delivery piston 7 .

Der Förderkolben 7 ist an seinem dem Speicherraum 6 abgewandten Ende mit ei nem Antriebskolben 8 starr verbunden. Gegen die Wirkung einer Feder 9 ist der Antriebskolben 8 innerhalb eines Zylinders 10 aus einer oberen Totpunktstellung in eine untere Totpunktstellung verschiebbar.The delivery piston 7 is rigidly connected at its end facing away from the storage space 6 with egg nem drive piston 8 . Against the action of a spring 9 , the drive piston 8 can be displaced within a cylinder 10 from an upper dead center position into a lower dead center position.

Im oberen Bereich des Gehäuses 1 ist stirnseitig eine Drucklufteinlaßleitung 11 vor gesehen, die mit einer radial angeordneten Druckluftauslaßleitung 12 verbindbar ist. Die Drucklufteinlaßleitung 11 und die Druckluftauslaßleitung 12 sind wechselweise durch ein als Sitzventil ausgebildetes Druckluftein- und -auslaßventil 13 absperrbar und freigebbar.In the upper area of the housing 1 , a compressed air inlet line 11 is seen on the front side, which can be connected to a radially arranged compressed air outlet line 12 . The compressed air inlet line 11 and the compressed air outlet line 12 can be shut off and released alternately by a compressed air inlet and outlet valve 13 designed as a seat valve.

In der die Druckluftauslaßleitung 12 versperrenden dargestellten Position des Druckluftein- und -auslaßventils 13 besteht über eine Verbindungsleitung 14 von der Drucklufteinlaßleitung 11 aus ein Zugang zum Inneren des Zylinders 10, und zwar zu der Seite des Antriebskolbens 8, die der Feder 9 abgewandt ist. Die Ver bindungsleitung 14 schafft somit bei entsprechender Position des Druckluftein- und -auslaßventils 13 eine Verbindung zwischen dem Inneren des Zylinders 10 und der Atmosphäre.In the illustrated position of the compressed air inlet and outlet valve 13 , which blocks the compressed air outlet line 12, there is access to the interior of the cylinder 10 via a connecting line 14 from the compressed air inlet line 11 , specifically to the side of the drive piston 8 which faces away from the spring 9 . The Ver connection line 14 thus creates a connection between the interior of the cylinder 10 and the atmosphere at a corresponding position of the compressed air inlet and outlet valve 13 .

Mit dem Teller des Druckluftein- und -auslaßventils 13 starr verbunden ist ein durch eine Feder 15 belasteter Steuerkolben 16, der in einem Zylinder 17 hin- und herbe wegbar ist.With the plate of the compressed air inlet and outlet valve 13 is rigidly connected a control piston 16 loaded by a spring 15 , which can be moved back and forth in a cylinder 17 .

Auf der der Feder 15 abgewandten Seite des Steuerkolbens 16 ist am Zylinder 17 eine Steuerleitung 18 angeschlossen.On the side of the control piston 16 facing away from the spring 15, a control line 18 is connected to the cylinder 17 .

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel gabelt sich die Steuerlei tung 18 in einen Leitungszweig 19 und einen Leitungszweig 20 mit je einem Rück schlagventil 21 bzw. 22. Beide Leitungszweige 19 und 20 sind zwischen den beiden Totpunktlagen des Antriebskolbens 8 am Zylinder 10 angeschlossen.According to the embodiment shown in FIG. 1, the Steuerlei device 18 forks into a line branch 19 and a line branch 20 , each with a check valve 21 or 22nd Both line branches 19 and 20 are connected to the cylinder 10 between the two dead center positions of the drive piston 8 .

Die Rückschlagventile 21 und 22 sind so ausgerichtet, daß aus dem Zylinder 10 Druckluft nur über das Rückschlagventil 22 entweichen kann, wenn der Antriebskol ben 8 die untere Totpunktlage gegen den Druck der Feder 9 erreicht hat. Sodann gelangt Druckluft über das Rückschlagventil 22 und die Steuerleitung 18 in den Zy linder 17 des Steuerkolbens 16, der daraufhin gegen die Wirkung der Feder 15 das Druckluftein- und -auslaßventil 13 aus der in der Zeichnung dargestellten Ver schlußposition in die entgegengesetzte Öffnungsposition, bezogen auf die Druck luftauslaßleitung 12, verstellt.The check valves 21 and 22 are aligned so that compressed air can escape from the cylinder 10 only via the check valve 22 when the driving piston 8 has reached the bottom dead center position against the pressure of the spring 9 . Compressed air then passes through the check valve 22 and the control line 18 into the cylinder 17 of the control piston 16 , which then, against the action of the spring 15, the compressed air inlet and outlet valve 13 from the closing position shown in the drawing to the opposite opening position, based on the pressure air outlet line 12 , adjusted.

Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuerleitung 18 an ein Drossel-Sperrventil 23 angeschlossen, das seinerseits an nur einem Punkt mit dem Zylinder 10 des Antriebskolbens 8 verbunden ist. Erreicht der Antriebskolben 8 den unteren Totpunkt, so hat er den Punkt überfahren, an dem das Drossel- Sperrventil 23 angeschlossen ist. Über dieses gelangt infolgedessen Druckluft in den Zylinder 17 des Steuerkolbens 16. Dadurch wird das Druckluftein- und -auslaßventil 13 gegen die Wirkung der Feder 15 bewegt und verbindet daraufhin das Innere des Zylinders 10 mit der Druckluftauslaßleitung 12, wobei zeitgleich die Drucklufteinlaßleitung 11 durch das Druckluftein- und -auslaßventil 13 abgesperrt wird.According to the embodiment shown in FIG. 2, the control line 18 is connected to a throttle check valve 23 , which in turn is connected to the cylinder 10 of the drive piston 8 at only one point. When the drive piston 8 reaches bottom dead center, it has passed the point at which the throttle check valve 23 is connected. As a result, compressed air enters cylinder 17 of control piston 16 via this. Characterized the compressed air inlet and outlet valve 13 is moved against the action of the spring 15 and then connects the interior of the cylinder 10 with the compressed air outlet line 12 , wherein the compressed air inlet line 11 is shut off by the compressed air inlet and outlet valve 13 .

Der Antriebskolben 8 fährt daraufhin durch die Kraft der Feder 9 in den oberen Tot punkt zurück. Gleichzeitig kann die in dem Zylinder 10 eingeschlossene Druckluft über das Drossel-Sperrventil 23 zur Unterseite des Antriebskolbens 8 gelangen und über eine auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 vorgesehene Entlastungsboh rung 24 in die Atmosphäre entweichen.The drive piston 8 then moves back through the force of the spring 9 in the top dead center. At the same time, the compressed air trapped in the cylinder 10 can reach the underside of the drive piston 8 via the throttle check valve 23 and can also escape into the atmosphere via a relief valve 24 provided in the exemplary embodiment according to FIG. 1.

Schließlich kehrt das Druckluftein- und -auslaßventil 13 durch die Kraft der Feder 15 in die dargestellte Ausgangsposition zurück.Finally, the compressed air inlet and outlet valve 13 returns to the starting position shown by the force of the spring 15 .

Claims

1. Compressed air-operated pump with a piston unit that can be actuated against the force of a spring, comprising a drive piston that can be pressurized with compressed air, and a delivery piston that is firmly connected to the medium to be pumped, and with a control device that can be actuated against the force of a spring, from a compressed air supply line to a cylinder of the drive piston optionally releasing or blocking compressed air inlet and outlet valve and a control piston firmly connected thereto, a cylinder ( 17 ) of the control piston ( 16 ) being connectable to the cylinder ( 10 ) of the drive piston ( 8 ) via a control line ( 18 ), characterized in that the control line ( 18 ) via two line branches ( 19 , 20 ) each with a check valve ( 21 , 22 ) on the cylinder ( 10 ) of the drive piston ( 8 ) is connected, the line branches ( 19 , 20 ) two axially spaced points of the cylinder ( 10 ) of the A ntriebskolbens (8) are connected and both points are within the dead-center positions of the drive piston (8) and via a check valve (21) of the cylinder (17) of the control piston (16) and via a check valve (22) of the cylinder (10) of the drive piston ( 8 ) can be alternately ventilated.

2. Air operated pump according to the preamble of claim 1, characterized in that the control line ( 18 ) via a combined throttle check valve ( 23 ) at only one point of the cylinder ( 10 ) of the drive piston ( 8 ) is connected so that in one Dead center position of the drive piston ( 8 ) compressed air can be introduced into the cylinder ( 17 ) of the control piston ( 16 ) and the compressed air inlet and outlet valve (13) can thereby be opened.