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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf den Aufbau von Rückschlagventilen
zur Ausrüstung von Schwingkolbenpumpen, die zum Pumpen
von fluiden Medien auf Flüssigkeitsbasis vorgesehen werden.
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Stand der Technik
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Schwingkolbenpumpen
sind Massenproduktionswaren und werden umfangreich eingesetzt. Sie haben
einen einfachen Aufbau und sind wartbar.
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Jede
derartige Pumpe (siehe beispielsweise
DE
3729938 ;
EP 0288216 ;
SU 209210 ;
SU 642521 ;
SU 737645M SU 800436 ;
SU 1788323 ;
RU 2064095 ;
RU 2066794 ;
EU 2139453 ;
US 4,047,852 ;
US 4,169,696 ;
WO 94/25753 und viele weitere) hat üblicherweise
- (1) ein Pumpengehäuse in Durchflussbauweise;
- (2) in der Regel eine starre axialsymmetrische ringförmige
Trennwand, die das Gehäuse in zwei miteinander in Verbindung
stehende Teile aufteilt, nämlich:
- (2.1) eine Einlasskammer zum Ansaugen eines fluiden Mediums
aus einer beliebigen Quelle und
- (2.2) eine Abgabekammer zum Pumpen des fluiden Mediums in eine
Förderleitung;
- (3) ein Rückschlagventil, das in die Einlasskammer
eingesetzt ist und
- (3.1) einen axialsymmetrischen starren Sitz, der gewöhnlich
Teil des Einlasskammerbodens ist und mit wenigstens zwei Einlässen
versehen ist, sowie
- (3.2) einen axialsymmetrischen Verschluss aufweist, der in der
Einlasskammer befestigt ist und einen elastischen Teil zum Öffnen/Schließen
der Einlasse hat;
- (4) einen axialsymmetrischen Kolben, der in der Abgabekammer
des Pumpengehäuses nahe der ringförmigen Trennwand
angeordnet ist und von dem wenigstens ein Umfangsteil aus einem
elastischen Material (insbesondere aus verschleißfestem
Kautschuk usw.) besteht,
- (5) wobei die geometrische Achse der (mit dem Kolben zusammengefügten)
Kolbenstange faktisch mit den geometrischen Achsen aller axialsymmetrischer
Einzelteile zusammenfällt, und
- (6) einen Schwingantrieb für eine Hin- und Herbewegung
einer Kolbenstange zusammen mit dem Kolben.
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Als
Schwingantrieb dient gewöhnlich wenigstens ein Elektromagnet.
Die Wicklung des Elektromagnetantriebs ist mit Einrichtungen für
ihre Verbindung mit einer Wechselstromquelle versehen, während
der Anker des Elektromagneten kinematisch mit der Kolbenstange verbunden
ist. Dadurch ist die Schwingfrequenz des Kolbens gleich der doppelten
Stromoszillationsfrequenz des verwendeten Leistungssystems (d. h.
etwa 100 Hz oder etwa 120 Hz bei Arbeitsfrequenzen von 50 Hz in
Eurasien oder 60 Hz in Nordamerika).
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Eine übliche
Schwingkolbenpumpe ist außerdem mit einem Stoßdämpfer
versehen, der in dem Pumpengehäuse befestigt und mit dem
Anker (direkt oder über die Kolbenstange) verbunden ist.
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Schwingkolbenpumpen
werden gewöhnlich
- – für
die Wasserversorgung von einzeln stehenden Gebäuden oder
Diensträumen von Ziehbrunnen oder Bohrlöchern
aus,
- – für die Bewässerung von Äckern
und Gärten unter Verwendung von Wasser, das von beliebigen Speichern
an der Oberfläche über oder unter Tage entnommen
wird,
- – für den Abzug von wässrigen und/oder
Erdölsuspensionen, Erdölprodukten und dergleichen aus
Hohlräumen und Vertiefungen, die sich bei Schäden
an Rohrleitungen oder Speichern ergeben, usw. verwendet.
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Darüber
hinaus können derartige Pumpen:
- – Zum
Pumpen von Abwasser oder technologischen Flüssigkeiten,
die harte Teilchen enthalten (und vorzugsweise bei Nahrungsmittelfabriken vorhanden
sind), und seltener
- – zum Pumpen von Bohrfluiden oder Schlamm und manchmal
- – für die Ölgewinnung aus Bohrlöchern
verwendet werden, deren Spülstadium beendet ist.
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Es
ist klar, dass sich die Betriebsstellen der Schwingkolbenpumpen
in den meisten Fällen weit entfernt von ihren Herstellungsfabriken
und Wartungsdiensten befinden. Deshalb sind die Benutzer an ihrem
leistungsgerechten und problemfreien Betrieb interessiert, auch
wenn das pumpbare fluide Medium Sand und/oder abrasive Teilchen
enthält und/oder seine Viskosität die Viskosität
von Wasser merklich überschreitet.
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Abrasive
Teilchen und erhöhte Viskosität haben jedoch verschiedene
Auswirkungen auf die Förderleistung und die Betriebssicherheit
von Schwingkolbenpumpen.
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So
nutzen abrasive Teilchen jede Pumpe und insbesondere alle Rückschlagventilbauteile
direkt ab. Man weiß, dass der Abriebsverschleiß erstens
durch Wahl von äußerst verschleißfesten
Materialien und zweitens durch Verwendung eines Siebfilters vor
der Einlasskammer verringert werden kann.
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Die
erste Maßnahme ist naheliegend und erfordert keine Verbesserungen
des Aufbaus der Pumpen.
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Die
zweite Maßnahme ist aus den folgenden Gründen
nicht effektiv.
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Bekanntlich
nimmt der Wirkungsgrad eines Filters zu, wenn die Größe
seiner Löcher verringert wird. Dieses günstige
Ergebnis wird nachteiligerweise von einer Erhöhung des
hydraulischen Widerstands hinsichtlich des Ansaugens des fluiden
Mediums und einer Abnahme der Pumpleistung begleitet. Deshalb ist
die Verwendung von feinmaschigen Filtern möglich, wenn
die Menge der abrasiven Teilchen in dem fluiden Medium unbedeutend
ist (beispielsweise wenn die obere geklärte Wasserschicht
periodisch aus einem Ziehbrunnen oder einem Bohrloch abgezogen werden
soll).
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Wenn
ein Brei aus Wasser und Sand, Schlamm usw. gepumpt werden muss,
setzen sich grobmaschige Filter schnell mit Sediment zu und erfordern
eine häufige Reinigung oder einen Austausch.
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Die
Viskosität von pumpbaren fluiden Medien beeinflusst die
Förderleistung und Betriebssicherheit von Schwingkolbenpumpen
indirekt.
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Der
Grund dafür besteht darin, dass ein Volumen für
die Einführung und pumpbare Teile von fluidem Medium im
Vergleich zum Gesamtvolumen der Einlass- und Abführkammer
noch stärker abnimmt, wenn die Frequenz der Kolbenschwingungen
bei arbeitender Pumpe zunimmt. Außerdem nimmt der Leistungsverbrauch
für die Überführung des fluiden Mediums
entsprechend einer Viskositätserhöhung zu, da
die interne Reibung mehr und mehr Energie verbraucht. Deshalb erfordert
eine Erhöhung der Viskosität eine Verringerung
der realen Volumina an fluidem Medium, die bei jedem Produktionszyklus
gepumpt werden können (bis zur vollständigen Unterbrechung
des Fluidtransports bei arbeitendem Pumpenantrieb).
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Rückschlagventile üben
einen bedeutenden Einfluss auf die Betriebssicherheit und die Leistung von
Schwingkolbenpumpen aus.
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In
der Tat verhindert ein Abriebsverschleiß irgendwelcher
Rückschlagventil-Einzelteile ein zuverlässiges
Schließen der Einlässe während jeder
Bewegung des Pumpenkolbens zu der Einlasskammer hin. Auch ohne einen
Abriebsverschleiß nimmt der Schließwirkungsgrad
der Einlässe ab, wenn die Viskosität des pumpbaren
flüssigen Mediums zunimmt.
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Somit
müssen in Schwingkolbenpumpen eingebaute Rückschlagventile
in der Praxis nicht nur gegenüber einem Abriebsverschleiß der
Einzelteile und gegenüber der Viskosität von pumpbaren
fluiden Medien unempfindlich sein.
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Die
verfügbaren Daten zeigen jedoch, dass dieses Problem bis
heute vorliegt. Ein bekanntes Rückschlagventil für
eine Schwingkolbenpumpe (siehe beispielsweise
SU 1350384 ), das dem vorgeschlagenen
nachstehenden Rückschlagventil technisch am nächsten
kommt, hat
- – ein axialsymmetrisches
napfförmiges Gehäuse mit einer Seitenwand und
einem Boden, das als Teil des Pumpengehäuses und als Einlasskammer
für die jeweilige Kolbenpumpe dient,
- – einen starren axialsymmetrischen Sitz (wenn dieser
Sitz als zentraler Teil des Bodens dient), der mit wenigstens einem
Einlass oder vorzugsweise wenigen Einlässen für
das Einführen von fluiden Medien versehen ist (diese Einlässe
sind in etwa gleichen Winkelabständen um die Symmetrieachse
des Gehäuses angeordnet), und
- – wenigstens einen an dem Gehäuse befestigen axialsymmetrischen
Verschluss, von dem wenigstens ein für das Öffnen/Schließen
des Einlasses vorgesehener Teil aus elastischem Material hergestellt
ist. Der bekannte Verschluss ist als runde Scheibe ausgebildet,
deren Mittelteil an dem Gehäuseboden durch geeignete Einrichtungen
(beispielsweise durch eine Schraubenmutter) befestigt ist.
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Das
beschriebene Rückschlagventil ist im Aufbau äußerst
einfach und leicht herzustellen. Deshalb ist der größte
Teil der verfügbaren Schwingkolbenpumpen mit solchen Ventilen
ausgerüstet.
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Unglücklicherweise
nimmt die Betriebssicherheit des beschriebenen Rückschlagventils
ab, wenn der Abriebsverschleiß des Umfangsteils des Scheibenverschlusses
und des Sitzes zunimmt. Darüber hinaus zeichnet sich das
bekannte Rückschlagventil dadurch aus, dass der gesamte
offene Durchströmbereich der Einlässe immer wenigstens
kleiner als die Fläche des elastischen Teils des Scheibenverschlusses
ist. Dies hat einen besonders negativen Einfluss auf die Pumpleistung
beim Pumpen von viskosen fluiden Medien.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Die
Erfindung basiert auf dem Problem, (durch Ändern der Verschlussform
und der Verschlusslage und des Sitzes in dem Ventilgehäuse) ein
wesentlich leistungsfähigeres und wartungsfestes Rückschlagventil
für eine Schwingkolbenpumpe bereitzustellen.
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Dieses
Problem wird dadurch gelöst, dass bei einem Rückschlagventil
für eine Schwingkolbenpumpe
- – mit
einem axialsymmetrischen napfförmigen Gehäuse,
das eine Seitenwand und einen Boden hat und als Pumpengehäuseteil
und Einlasskammer der Pumpe dient,
- – mit wenigstens einem starren axialsymmetrischen Sitz,
der mit wenigstens einem Einlass für das Einführen
von fluidem Medium ausgerüstet ist, und
- – mit wenigstens einem an dem Gehäuse befestigten
axialsymmetrischen Verschluss, von dem wenigstens ein Teil für
das Öffnen/Schließen des Einlasses aus einem elastischen
Material hergestellt ist,
- – der Verschluss als ringförmiges Element
ausgebildet ist und aus einem Umfangsteil, der an der Seitenwand
des Gehäuses befestigt ist, und aus einem elastischen Teil
besteht, der sich in der Nähe der Seitenwand befindet,
- – wobei der Teil des Gehäuses, der entfernt
von seiner Symmetrieachse liegt, als Sitz dient.
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Eine
solche Form des Verschlusses und eine derartige Position des Sitzes
ermöglichen ein wesentliches Vervielfachen des Verhältnisses
zwischen der gesamten offenen Durchflussfläche der Einlässe und
zwischen der Verschlussfläche des elastischen Teils bei
jeder speziellen Ausgestaltung der Erfindung. Auf diese Weise nimmt
die Förderleistung und die Betriebssicherheit der Schwingkolbenpumpen
zu, auch wenn viskose fluide Medien gepumpt werden, die abrasive
Teilchen enthalten.
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Eine
erste weitere Ausgestaltung besteht darin, dass
- – der
Verschluss als flaches ringförmiges Element ausgebildet
ist,
- – der Umfangsteil dieses Verschlusses direkt in der
Seitenwand des Gehäuses befestigt ist,
- – der elastische Teil dieses Verschlusses an der Umfangsfläche
des Bodens des Gehäuses anliegt, und
- – die Umfangsfläche des Bodens als Sitz dient und
mit wenigstens zwei Einlässen versehen ist, die mit im
Wesentlichen gleichen Winkelabständen angeordnet sind.
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Die
Einlässe in ein derartiges Rückschlagventil können
als breite Schlitze ausgebildet werden, die nahe an der Gehäuseseitenwand
angeordnet sind. Dies erleichtert das Öffnen der Einlässe
und das Einführen des viskosen fluiden Mediums in die Einlasskammer
sowie das Schließen der Einlässe zum Zeitpunkt
der Überführung von Teilen dieses fluiden Mediums
in die Abgabekammer der Schwingkolbenpumpe.
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Eine
zweite weitere Ausgestaltung besteht darin, dass
- – das
Gehäuse gegliedert ist und
- – ein längliches ringförmiges Element,
das als Seitenwand dient, und
- – eine entfernbare ringförmige Scheibe aufweist, die
eine Leiste hat, die radial in das Gehäuse gerichtet ist,
- – wobei der entfernbare Boden, dessen obere Seite zu
der Scheibe gerichtet ist, von einer konusförmigen Fläche
an seinem Umfangsbereich und von einer ebenen Fläche an
seinem Mittelbereich begrenzt wird, der als Sitz dient,
- – der Verschluss als flaches ringförmiges
Element ausgebildet ist, das eine Umfangsnut hat, in die die Leiste
der Scheibe eingeführt ist, und
- – die Scheibe zusammen mit dem Verschluss an der unteren
Seite der Seitenwand befestigt ist.
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In
diesem Fall ist der Einlass als breiter einziger ringförmiger
Schlitz ausgebildet, der es ermöglicht, abrasive Teilchen
enthaltende, viskose fluide Medien noch effektiver zu pumpen.
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Eine
dritte weitere Ausgestaltung besteht darin, dass der elastische
Teil des Verschlusses als eine zylindrische Muffe mit einer Höhe
ausgebildet ist, die unter der Höhe der Seitenwand liegt,
welche mit den Einlässen versehen ist und als Sitz dient.
Dieser Aufbau ermöglicht eine Vervielfachung der gesamten
offenen Durchflussfläche der Einlässe und eine
wesentliche Steigerung der Förderleistung der Schwingkolbenpumpe.
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Eine
vierte weitere Ausgestaltung besteht darin, dass der Umfangsteil
des Verschluss als ringförmige Schulter ausgebildet ist,
die im oberen Teil der Gehäuseseitenwand befestigt ist.
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Eine
fünfte weitere Ausgestaltung besteht darin, dass
- – der elastische Teil des Verschlusses
in einer Ebene ringförmig und in jedem Querschnittseinzelteil
pilzförmig ausgebildet ist, der im Mittelteil der Seitenwand
des Gehäuses befestigt ist,
- – wobei der Teil der Seitenwand als Sitz dient, und
- – die Einlässe in den Sitz wenigstens in zwei
Reihen ausgespart und bilateral symmetrisch bezüglich der
Befestigungsfläche des elastischen Teils des Verschlusses
angeordnet sind.
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Solche
Rückschlagventile eignen sich besonders als Bauelemente
von wenigstens zwei Stufen aufweisenden Schwingkolbenpumpen, die
für das Pumpen von Newtonschen Flüssigkeiten vorgesehen
sind.
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Eine
sechste weitere Ausgestaltung besteht weiterhin darin, dass der
Mittelteil des Einzelteils an der Innenseite mit einer ringförmigen
Nut versehen ist. Dies erleichtert das Einlippen der Einzelteilränder während
jedes Ansaugens und ihr Anliegen an den Einlässen bei jedem
Pumpenkolbenhub zur Einlasskammer hin.
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Eine
siebte weitere Ausgestaltung besteht darin, dass
- – das
Rückschlagventil mit zwei Sitzen und zwei Verschlüssen
versehen ist,
- – wobei einer der beiden Sitze sich an dem Umfangsteil
des Gehäusebodens befindet, und dass
- – ein Teil der Gehäuseseitenwand als zweiter
Sitz dient.
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Jedes
gekoppelte Rückschlagventil kann für ein Einführen
von fluidem Medium sowohl von der Bodenseite als auch von der Seitenwand
des napfförmigen Gehäuses sorgen. Dieser Vorteil
ist besonders wichtig, wenn eine der beiden Ansaugrichtungen vorübergehend
blockiert wird (beispielsweise, wenn der Pumpenboden mit einem Lochfilterboden
in Berührung kommt oder wenn die Gehäuseseitenwand
in Berührung mit Ausfütterungen von Ziehbrunnen
oder einem Bohrloch gebracht wird).
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Eine
letzte weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die Beziehung zwischen
der gesamten offenen Durchflussfläche der Einlässe
in dem Sitz und der Fläche des elastischen Teils des jeweiligen
Verschlusses in einem Bereich von 0,3 bis 0,95 für jedes Paar
"Sitz/Verschluss" liegt. Dies ermöglicht eine Spezifizierung
für eine geeignete Pumpleistung unter Berücksichtigung
der Eigenschaften der fluiden Medien.
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Für
den Fachmann ist klar, dass eine spezielle Form von Rückschlagventilen
aus willkürlichen Kombinationen der Grundausgestaltung
der Erfindung mit den zusätzlichen Ausgestaltungen bestehen
kann, dass die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen beschrieben
ist, unter Verwendung des üblichen technischen Wissens
weiter ergänzt und/oder spezifiziert werden kann und nachstehend
bevorzugte Ausführungsformen beschrieben werden, die den Schutzumfang
in keiner Weise begrenzen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun durch eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus
und der Funktion des Rückschlagventils unter Bezug auf
die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen
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1 die
einfachste Ausführung eines Rückschlagventils
im Symmetrieebenen-Längsschnitt mit einer Ansicht eines
Teils einer Abführkammer einer Schwingkolbenpumpe in der
Ausgangsstellung),
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2 das
gleiche wie 1 (in der Phase "Pumpen-Ansaugen",
wenn das Ventil "offen" ist),
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3 das
gleiche wie 1 (in der Phase "Überführung
des Teils des fluiden Mediums aus der Einlasskammer in die Abführkammer",
wenn das Ventil "geschlossen" ist),
-
4 ein
Rückschlagventil mit einem gegliederten Gehäuse
(Symmetrieebenen-Längsschnitt mit der Ansicht eines Teils
einer Abführkammer der Schwingkolbenpumpe in der Anfangsstellung),
-
5 ein
Rückschlagventil, bei welchem eine elastische zylindrische
Muffe mit einer ringförmigen Schulter ausgebildet ist (vereinfachter
Symmetrieebenen-Längsschnitt mit der Ansicht eines Teils der
Abführkammer einer Schwingkolbenpumpe in der Anfangsstellung),
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6 das
gleiche wie 5 (in der Phase "Pumpen-Ansaugen",
wenn das Ventil "offen" ist) und
-
7 ein
Rückschlagventil zeigt, bei dem der Verschluss in elastischer
Ringform in einer Ebene und in Pilzform in der Querschnittseinzelheit
ausgebildet ist (der vereinfachte Symmetrieebenen-Längsschnitt
in der Ansicht eines Teils einer Abführkammer der Schwingkolbenpumpe
in der Anfangsstellung).
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Beste Ausführungsformen
der Erfindung
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Jedes
erfindungsgemäße Rückschlagventil (siehe 1 bis 7)
weist ein axialsymmetrisches napfförmiges Gehäuse 1 mit
einer Seitenwand 2 und einem Boden 3 auf, wobei
das Gehäuse 1 Teil eines Schwingkolben-Pumpengehäuses
und einer Einlasskammer einer solchen Pumpe ist, wenigstens einen starren
axialsymmetrischen Sitz 4 mit wenigstens einem Einlass 5 zum
Einführen eines fluiden Mediums und wenigstens einen axialsymmetrischen
ringförmigen Verschluss 6 hat.
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Jede
Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der
Sitz von dem Teil des Gehäuses 1 gebildet wird,
der von seiner Symmetrieachse entfernt liegt.
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In
den meisten Fallen wird bevorzugt, dass der Sitz 4 mit
zwei oder mehr Einlässen 5 versehen ist und dass
diese als längs ihrer Ränder abgerundete Schlitze
(insbesondere bogenförmig) ausgebildet sind.
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Jeder
Verschluss 6 besteht aus einem (in der Regel starren) Umfangsteil 7,
der an der Seitenwand 2 des Gehäuses 1 befestigt
ist, und aus einem elastischen Teil 8. Dieser Teil 8 dienst
zum Öffnen/Schließen der Einlässe 5 in
dem Sitz 4 und befindet sich in der Nähe der Seitenwand 2 oder
grenzt daran an.
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Die
gesamte offene Durchflussfläche aller Einlässe 5 in
dem Sitz 4 wird in einem Bereich vom 0,3 bis 0,95-Fachen
der offenen Fläche des elastischen Teils 8 des
Verschlusses 6 für jedes Paar von "Sitz 4/Verschluss 6"
ausgewählt.
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Spezielle
Ausgestaltungen der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass die
Verschlüsse 6 verschiedene geometrische Formen
haben und dass die Sitze 4 in dem napfförmigen
Gehäuse 1 unterschiedlich angeordnet sind.
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Bei
dem einfachsten Rückschlagventil (siehe 1–3)
ist der Verschluss als flaches ringförmiges Element ausgebildet.
Der Umfangsteil 7 dieses Elements ist direkt an der Seitenwand 2 des
Gehäuses 1 befestigt und sein elastischer Teil 8 liegt
auf der Umfangsfläche des Bodens 6 des Gehäuses 1 an. Diese
Umfangsfläche des Bodens 3 dient als Sitz 4, in
dem wenigstens zwei Einlässe 5 mit in etwa gleichen
Winkelabständen angeordnet sind.
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Eine
andere Ausführungsform der Erfindung (siehe 4)
zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse 1 gegliedert
ist und ein längliches ringförmiges Element, das
als Seitenwand 2 dient, eine entfernbare ringförmige
Scheibe 9 mit einer nicht besonders bezeichneten Leiste,
die radial in das Gehäuse 1 gerichtet ist, und
einen entfernbaren Boden 3 enthält. In Ausrichtung
zu der Scheibe 9 ist die obere Seite des Bodens 3 von
einer konusförmigen Fläche an ihrem Umfangsbereich
und von einer ebenen Fläche an ihrem Mittelbereich begrenzt.
Der Mittelbereich des entfernbaren Bodens 3 dient als Sitz 4.
Der Verschluss 6 ist als flaches ringförmiges
Element ausgebildet, das eine Umfangsnut hat, in die die Leiste
der Scheibe 9 eingeführt ist. Die Scheibe 9 ist
zusammen mit dem Verschluss 6 an der unteren Seite der
Seitenwand 2 des gegliederten Gehäuses 1 befestigt.
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Die
nächste Ausgestaltung der Erfindung (siehe 5 und 6)
zeichnet sich dadurch aus, dass der elastische Teil 8 des
Verschlusses 6 als zylindrische Muffe ausgebildet ist.
Die Höhe dieser Muffe ist kleiner als die Höhe
der Seitenwand 2 des Gehäuses 1. Ein
beträchtlicher Teil der Seitenwand 2 dient als
Sitz 4 und ist mit den Einlässen 5 versehen. Der
Umfangsteil 7 dieses Verschlusses 6 ist gewöhnlich
als Ringschulter ausgebildet und im oberen Teil der Seitenwand 2 des
Gehäuses 1 befestigt.
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Eine
weitere Ausführungsform der Erfindung (siehe 7)
zeichnet sich dadurch aus, dass der elastische Teil 8 des
Verschlusses 6 in einer Ebene ringförmig und in
jedem Querschnittseinzelteil pilzförmig ausgebildet ist.
Das Einzelteil ist gewöhnlich mit den Umfangsteilen 7 in
Form des nicht gesondert bezeichneten Satzes von radialen Leisten
versehen, die in ihrem Querschnitt pilzförmig ausgestaltet
und in den abgestuften Löchern im Mittelteil der Seitenwand 2 des
Gehäuses 1 festgelegt sind. Ein Teil der Seitenwand 2,
der von den flexiblen Rändern des Einzelteils überlappt
wird, ist mit wenigstens zwei Reihen von Einlässen 5 versehen
und dient als Sitz 4. Die Reihen der Einlässe 5 sind
bilateral symmetrisch bezogen auf die Befestigungsfläche
des elastischen Teils 8 des Verschlusses 6 angeordnet
(d. h. in Bezug auf die Reihe ihrer Umfangsteile 7). Der
Mittelteil des Einzelteils (d. h. des elastischen Teils 8) sollte
an der Innenseite mit einer gesondert nicht bezeichneten ringförmigen
Nut versehen sein.
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Schließlich
können einige Rückschlagventile nach der Erfindung
mit zwei Sitzen 4 und zwei Verschlüssen 6 versehen
sein.
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Eine
erste mögliche Variante eines solchen Rückschlagventils
hat einen ersten Bodensitz 4 und den ersten ebenen ringförmigen
Verschluss 6 gemäß 1 bis 3 sowie
den zweiten Sitz 4, der Teil der Seitenwand 2 ist,
und den zweiten Verschluss 6, dessen elastischer Teil 8 von
der zylindrischen Muffe nach 5 und 6 gebildet
wird.
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Ein
weitere mögliche Variante eines solchen Rückschlagventils
hat einen ersten Bodensitz 4 und einen ersten ebenen ringförmigen
Verschluss 6 gemäß 1 bis 3 sowie
einen zweiten Sitz 4, der ebenfalls Teil der Seitenwand 2 ist,
und den zweiten Verschluss 6, dessen elastischer Teil 8 in
einer Ebene als Ring und in jedem Querschnittseinzelteil als Pilz
gemäß 7 ausgebildet ist.
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Eine
andere mögliche Variante solcher Rückschlagventile
weist den ersten Sitz 4 und den ersten Verschluss 6 gemäß 4 sowie
den zweiten Sitz 4 und den zweiten Verschluss 6 entweder
nach 5 und 6 oder gemäß 7 auf.
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Diese
(und andere mögliche) Varianten von Rückschlagventilen
mit "Doppelwirkung" sind nicht gesondert gezeigt, da sie für
den Fachmann verständlich sind.
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Jedoch
sind einige Ausgestaltungen der Schwingkolbenpumpe in den Zeichnungen
zusätzlich gezeigt, die zur Erläuterung des Pumpvorgangs
benötigt werden. Diese Ausgestaltungen sind
- – eine ringförmige Trennwand 10 mit
einem zentralen Loch (diese Trennwand 10 teilt das Gehäuse
einer jeden üblichen Schwingkolbenpumpe in eine Einlasskammer
und eine Abführkammer auf),
- – eine Kolbenstange 11, die mit einem nicht
gezeigten Schwingantrieb verbunden ist, und
- – ein koaxial an der Kolbenstange 11 befestigter Kolben 12 mit
einem flexiblen Umfangsteil.
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Darüber
hinaus bezeichnen gekrümmte Pfeile die Richtungen der Bewegung
des pumpbaren fluiden Mediums, während gerade Pfeile die
Richtungen der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 11 und
des Kolbens 12 veranschaulichen.
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Das
vorstehend beschriebene Rückschlagventil arbeitet wie folgt:
In
der Ausgangsstellung (siehe 1) liegt
der flexible Umfangsteil des Kolbens 12 an der ringförmigen Trennwand 10 an,
sperrt das zentrale Loch dicht ab und trennt die Einlasskammer der
Schwingkolbenpumpe von ihrer Abführkammer. Gleichzeitig
befindet sich der elastische Teil 8 des Verschlusses 6 in
der Regel etwas angehoben über dem Sitz 4. Deshalb sind
die Einlässe 5 etwas geöffnet.
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Wenn
die Kolbenstange 11 sich nach oben bewegt (siehe 2),
drückt der Kolben 12 aus der Abführkammer
einen Teil des pumpbaren fluiden Mediums in eine hier nicht gezeigte
Förderleitung aus und biegt sich der flexible Umfangsteil
des Kolbens 12 unter dem Druck des fluiden Mediums nach
unten, das in der Abführkammer zurückbleibt, und
schließt das Loch in der ringförmigen Trennwand 10.
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Gleichzeitig
erzeugt der Hub des Kolbens 12 in der Einlasskammer der
Pumpe eine Druckminderung. Als Folge bewegt sich der elastische
Teil 8 des Verschlusses 6 von dem Bodensitz 4 weg,
und ein Teil des fluiden Mediums geht durch die offenen Einlässe 5 in
die Einlasskammer.
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Wenn
sich die Kolbenstange 11 nach unten bewegt (siehe 3),
nimmt der Druck in der Einlasskammer zu, gelangt der elastische
Teil 8 des Verschlusses 6 an den Bodensitz 4 und
schließt die Einlässe 5, biegt sich der
flexible Umfangsteil des Kolbens 12 nach oben und von der
ringförmigen Trennwand 10 unter dem Druck des
fluiden Mediums nach oben, das sich in der Einlasskammer befindet,
und öffnet einen ringförmigen Schlitz und es geht
ein Teil des fluiden Mediums durch den Schlitz von der Einlasskammer
in die Abführkammer der Schwingkolbenpumpe hindurch.
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Dann
wiederholt sich der Pump-/Einlassablauf wie vorstehend beschrieben.
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Das
in 4 gezeigte Rückschlagventil arbeitet
insgesamt wie vorstehend beschrieben. Der Unterschied besteht darin,
dass das fluide Medium in das napfförmige Gehäuse 1 durch
einen ringförmigen Einlass 5 zwischen dem Umfangsbereich
des Bodens 3 und der unteren Seite des Gehäuses 1 gelangt.
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Das
in 5 und 6 gezeigte Rückschlagventil
arbeitet insgesamt wie vorstehend beschrieben. Die Unterschiede
bestehen darin, dass in der Ausgangsstellung (siehe 5)
der untere Teil der zylindrischen Muffe (der als elastischer Teil 8 des Verschlusses 6 dient)
sich nicht vollständig abdichtend an den Teil der Seitenwand 2 anlegt,
der als Sitz 4 dient, und dass, wenn die Kolbenstange 11 sich nach
oben bewegt (siehe 6), dies mit der Phase des Pumpens/Ansaugens
korreliert, wobei sich der untere Teil der zylindrischen Muffe nach
innen auswölbt und den Einlass 5 in dem Sitz 4 öffnet.
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Es
ist klar, dass die nicht gesondert gezeigte Bewegung der Kolbenstange 11 nach
unten den unteren Teil der zylindrischen Muffe zwangsweise dicht an
den Sitz 4 anlegt und die Einlässe 5 verschließt.
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Das
in 7 gezeigte Rückschlagventil funktioniert
insgesamt wie das Rückschlagventil von 5 und 6.
Der Unterschied besteht darin, dass sich der obere und der untere
Teil der Ringform in einer Ebene und der Pilzform in dem Querschnittseinzelteil
(beispielsweise der elastische Teil 8 des Verschlusses 6)
vom Sitz 4 auswölbt und sich an ihn bei jedem
Pump-/Ansaugzyklus anlegt.
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Die
vorstehenden Funktionsbeschreibungen der Rückschlagventile
reichen für das Verständnis der Funktion eines
jeden gekoppelten Rückschlagventils aus.
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Anmerkung:
Selbstverständlich werden die Ausdrücke "nach
oben", "nach unten", "ober" und "unter" vorstehend nur in Übereinstimmung
mit den Zeichnungen der Rückschlagventile verwendet und stehen
in keinem Zusammenhang mit der tatsächlichen Position einer
Schwingkolbenpumpe in einem Ziehbrunnen oder einem Bohrloch.
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Gewerbliche Verwertbarkeit
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Jedes
erfindungsgemäße Rückschlagventil kann
leicht aus zugänglichen Materialien hergestellt und zur
Ausrüstung von Schwingkolbenpumpen eingesetzt werden, die
für Hochleistungspumpen beliebiger fluider Medien auf Flüssigkeitsbasis
(und insbesondere viskoser Medien und/oder Medien mit abrasiven
Teilchen) vorgesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3729938 [0003]
- - EP 0288216 [0003]
- - SU 209210 [0003]
- - SU 642521 [0003]
- - SU 737645 [0003]
- - SU 800436 [0003]
- - SU 1788323 [0003]
- - RU 2064095 [0003]
- - RU 2066794 [0003]
- - EU 2139453 [0003]
- - US 4047852 [0003]
- - US 4169696 [0003]
- - WO 94/25753 [0003]
- - SU 1350384 [0020]