DE2355191A1

DE2355191A1 - Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE2355191A1
Application number: DE19732355191
Authority: DE
Inventors: Kazuichi Ito
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-04
Filing date: 1973-11-05
Publication date: 1974-12-12
Also published as: DE2355191C3; IT994387B; US3884597A; FR2232225A5; GB1412024A; JPS527562B2; DE2355191B2; JPS509804A

Description

Die vorliegende Erfindung, "bezieht sich auf eine Kolbenpumpe, die aus einem Kolben und einer Membran oder Faltenbalg besteht.

Das Grundprinzip derartiger Kolbenpumpen ist in der vom gleichen .Anmelder am 18. JuIi 1972 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 72 310/72 erläutert. Eine nach diesem Prinzip arbeitende Kolbenpumpe bietet sowohl die Vorteile der Pumpen des Kolben- als auch die des abwechselnd wirkenden Membran-Typs und vermeidet deren Machteile.

Die oben beschriebene, aus einem Kolben und einer Membran bestehende Kolbenpumpe hat nämlich eine gleichmässige Liefermenge und einen hohen iüisströmdruck, das sind die Vorteile der Kolbenpumpen, sie vermeiden auch Leckverluste, das ist einer der Vorteile der abwechselnd wirkenden Membranpumpen.

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Ferner vermeidet die oben beschriebene Kolbenpumpe den Nachteil der abwechselnd wirkenden Kolbenpumpen, dass nämlich die Stopfbüchsenpackung der luft ausgesetzt ist. Deshalb besteht keine Gefahr, dass durch die Stopfbüchse dringende Flüssigkeit in den Kolbenantrieb gelangt.

Die oben beschriebene, aus einem Kolben und einer Membran bestehende Kolbenpumpe hat viele Vorteile, aber auch den Nachteil dass das Volumen der kleinen, auf der Kolbenseite zwischen Membran und einer Innenwand des Pumpengehäuses gebildeten Kammer sich in Übereinstimmung mit der hin- und hergehenden JSewe- ; gung des Kolbens und der Membran abrupt ändert. Wenn das VoIu- ; men der Kammer minimal ist, wird der Innendruck der Kammer gross sein, und wenn das Volumen der Kammer gross ist, wird der Innendruck der Kammer minimal sein. Diese wiederholte Änderung des Innendruckes der Kammer ermüdet die Membran, und. wenn die Ermüdung eine gewisse Grenze überschreitet, wird die Membran bersten. Solch wiederholte Änderung des Luftvolumens oder Innendruckes der Kammer vergeudet auch Arbeitskraft, die mit der Flüssigkeitsförderung nichts zu tun hat.

Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist, eine .Anordnung zu treffen, die den oben angegebenen Nachteil einer aus einem Kolben und einer Membran bestehenden, abwechselnd wirkenden Pumpe vermeidet.

Ein anderer Zweck der Erfindung ist, eine aus Kolben und Membran bestehende, abwechselnd wirkende Pumpe zu schaffen, die mit einem Sicherheitsventil versehen ist, das Flüssigkeit von einer Zylinderkammer zu einem Flüssigkeitseinlass entweichen lässt, wenn der Innendruck der Zylinderkammer aus irgendeinem Umstand ein gewisses Mass überschreitet.

Noch ein weiterer Zweck'der Erfindung ist, eine aus Kolben und Membran bestehende abwechselnd wirkende Pumpe zu schaffen, die zwi seilen dem Kreuzkopf und der kreuzkopf seit igen Fläche einer Membran eine kleine Kammer hat, die zur Schmierö!Versorgung des -Antrieb st ei Is eines Pumpenkolbens nutzbar gemacht ist.

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Um diese Ziele zu erreichen, -bestellt die Kolbenpumpe gemäss der Erfindung aus:

einem Pumpengehäuse sowie einer Zylinderkammer j /die eine Einlassöffnung mit einem Einlassventil und eine Auslassöffnung mit einem Auslassventil hat, sowie einer anderen Kammer, in der die Kolbenantriebsmittel untergebracht sind;

einem in der genannten Zylinderkammer durch die genannten Antriebsmittel hin- und herbewegten Kolben;

einem Kreuzkopf, der an dem unteren Ende des genannten Kolbens befestigt ist und der einen Teil der Kolbenantriebsmittel bildet; "■; . -' \ ; -

einer Membran, deren Mittelteil zwischen dem unteren Kolbenende und einem Ansatz des Kreuzkopfes und deren Umfangsteil zwischen der äusseren Ummantelung des Pumpengehäuses gehalten ist; und

einem hohlen elastischen Körper zur Dämpfung, der in einem geschlossenen, zwischen einer Zwischenwand der Zylinderkammer und der Kammer für die Kolbenantriebsmittel sowie der genannten Membran gebildeten Baum vorgesehen.ist, wobei der Inhenraum des hohlen elastischen Körpers mit dem Aussenraum in Verbindung steht. ■ -.-

!"alls erforderlich, kann der Kolben die unten beschriebene Porm haben. ' ^ _: -

In dem Kolben .ist eine Ventilkammer mit einem Rückschlagventil vorgesehen, das nur dann of fen und mit der Zy linde rkammer und der Ventilkammer verbunden ist, wenn sich der Druck in der Zylinderkammer ungewöhnlich erhöht, wobei die Ventilkammer immer mit der Einlassöffnung in Verbindung steht.

lalls erforderlich, kann der Kreuzkopf eine unten näher beschriebene Form haben. .. '

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Der Kreuzkopf ist kolbenförmig und gleitet in dem lampengehäuse Mn und her;

wobei mindestens zwei Durchlässe eine zwischen Kreuzkopf und Membran befindliche Kammer mit den Kolbenantriebsmitteln durch den kolbenförmigen Kreuzkopf hindurch miteinander verbinden;

jeder der beiden Durchlässe hat ein Rückschlagventil, und mindestens eins der Rückschlagventile lässt Flüssigkeit in einer Richtung und das andere lässt Flüssigkeit nur in entgegenge- i setzter Eiehtung durchströmen. I

Diese und andere Gegenstände, konkrete Beispiele der Konstruktion und der Wirkungsweise werden durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, die ein Ausführungsbei- ' spiel der Erfindung im einzelnen zeigte besser VtTrstanderT---^___-ί werden. . [

Die Figur zeigt einen Schnitt durch die Kolbenpumpe gemäss der Erfindung.

Wie aus der Abbildung ersichtlich, hat die erfindungsgemässe Pumpe ein Pumpengehäuse A ,das durch eine Zwischenwand A¹ in eine Zylinderkammer A. und in eine andere Kammer A₂ zur Aufnahm^ der Kolbenantriebsmittel unterteilt ist. Ih der Zylinderkammer A. ist ein hohler ringförmiger Kolben 1 axial gleitbar und dicht abschliessend untergebracht. Der mittlere Teil einer Membran 2 ist an dem unteren Ende des Kolbens 1 befestigt und der Umfangsteil der Membran ist von der äusseren Ummantelung des Pumpengehäuses A gehalten. In dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine zweite Membran 3 vorgesehen. Die zweite Membran 3, die die gleiche Form hat wie die (erste) Membran 2, ist an einem kurzen, mit dem Kolben 1 verbundenen Zylinder 4- befestigt und ist von der äusseren Ummantelung des Pumpengehäuses A gehalten. Vorteilhafterweise wird die Membran 3 parallel zur Membran 2 angeordnet . Ein Ansatz an einem Kreuzkopf 5 ist mit dem kurzen Zylinder A- verbunden

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und das andere Ende des Kreuzkopfes 5 ist-"drehbar mit einem G-leitstück 6 durch einen Stift 7 verbunden. Das Gleitstück 6 ist an seinem Ende drehbar mit einer Kurbel 9 verbunden, die exzentrisch an einer Kurbelwelle 8 befestigt ist, deren eines Ende aus der Kammer A^ herausragt. Die Z/linde rkammer A^ des Pumpengehäuses A hat eine Einlassöffnung 11 mit einem Einlassrückschlagventil 10 und einer Auslassöffnung 13 mit einem : Auslassrückschlagventil 12. Ferner, falls erforderlich, kann ein Durchlass 14 zwischen einem Teil nahe der Zwischenwand A¹ in der Zylinderkammer A_x. und ein oberes Strömungsteil an dem Einlassrückschlägventil 10 der Einlassöffnung 11; vorgesehen sein. Wenn der Durchlass 14 vorgesehen ist, ist auch'ein Sicherheit srückschlagventil 15 an der Spitze des Kolbens 1 und ein Durchlass 16 vorgesehen, der; das Innere ^des Sicherheitsrückschlagventils 15 und den Durchlass 14 verbindet. Das Sicher- ^heitsrüokseüagirentil 15 ist gewöhnlich geschlossen, öffnet aber, wenn der Druck im Inne-ron^der Zylinderfcamnier A_x. ungewöhnlich ansteigt. Mit den Ziffern 17 und 18- sind Stopfbüchsen- "paclEungen zum Vermeiden des Leckens geförderter Flüssigkeit bezeichnet und die Ziffer 19 bezeichnet einen Abstandsring. Eine Stopfbüchsenmuffe 20 drückt gegen die^ÖEferfläche der Stopfbüchsenpackung. 18 auf der dem Abstandsring 19 gegenüberliegenden Seite; der erforderliche^Anpressdruök^-kann durch Anzie- "f hen oder Lösen der Einstellschraube 21 ^eingestellt werden. Die ' Stop^fbücjisenmuffe .20 hat einen ringförmigen leil 20a an einem ; Ende, der an der Stofpbüchenpackung anliegt, und einen scheibenförmigen Teil 20b am. anderen Ende, der den durch die Einstellschraube 21 ausgeübten Druew aufnimmt. Der ringförmige Teil.20a- und der scheibenförmige Teil 20b sind durch eine Mehrzahl '

Glieder 20c miteinander verbunden. Der Kreuzkopf 5 kann mit ^:

Durchlässen 22 und 23 für das Schmieröl· L versehen sein, die Rückschlagventile 24 und 25 aufweisen. Das öl fliesst in ent- "-"·.. gegengesetzten Richtungen durch die Bückschlagventile 24 und 1 25· In. dem geschlossenen Raum, der zwischen der Membran 2 und '= der Zwischenwand A¹ gebildet ist, ist ein hohler elastischer I Körper T zur Dämpfung vorgesehen, der einen der wichtigsten Teile der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Teil des hohlenT

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elastischen Körpers ¹S durchdringt das Pumpengehäuse A und ist aus diesem, hinausgeführt, der Innenraum des hohlen elastischen Körpers T ist mit der Atmosphäre verbunden. Der herausgezogene Teil des hohlen elastisch en Körpers T ist durch Dichtungsmittel, "beispielsweise als O-King abgedichtet und der Kaum 26 ist dadurch von! der Atmosphäre abgeschlossen. Ein zwischen der Membran J und dem Kreuzkopf 5 gebildeter Raum 28 kann als Pumpenkammer einer Membranpumpe zum Umlauf des Schmieröls L wirkenj Eine der Membranen 2 und 3 kann weggelassen werden, aber hinsichtlich Dauerhaftigkeit und Sicherheit sind zwei Membranen besser als eine.

Die Wirkungsweise der Kolbenpumpe gemäss vorliegender Erfindung, deren Konstruktion oben beschrieben worden ist, wird nun in \ Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. :

Venn der Kurbelwelle 8 eine Rotationsbewegung übermittelt wird, wird die Kotati onsbewegung in eine hin— und hergehende Bewegung umgewandelt und auf den Kreuzkopf 5 ^u^.d den damit verbundenen Kolben 1 übertragen, dessen Hub gleich dem zweifachen Exzenterradius S der Kurbel 9 ist. Während der Rückwärtsbewegung des Kolbens 1 (in der Figur nach links), wobei sich der Innendruck der Zylinderkammer A. vermindert, öffnet das Einlassrückschlagventil 10 und das Auslassrückschlagventil 12 schliesst. Demgemäss strömt die Flüssigkeit in der Einlassöffnung 11 durch das Kicksehlagventil 10 in die Zylinderkammer A., und wenn der Kolben 1 die linke Endstellung erreicht, wird das dem Hub des Kolbens 1 entsprechende Flüssigkeitsvolumen in die Zylinderkammer A. eingesaugt. Während der Vorwärts-Bewegung des Kolbens 1 (nach, rechts), wobei sich der Innendraejc der Zylinderkanmier A. erhöht, schliesst das Einlassrückschlagventil 10 und das Auslassriickschlagventil 12 öffnet. Demgemäss strömt die in die Zylinderkammer A- eingesaugte Flüssigkeit in einer dem Produkt^ des Querschnitts des Kolbens 1 und dessen Hub entsprechenden Menge aus der Kammer aus. Wenn dieser Vorgang wiederholt wird, wird bei jedem Hub des Kolbens 1 eine konstante Menge der Flüssigkeit gefördert. Leckverluste der Flüssigkeit aus der

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Zylinderkammer A. in Richtung auf die Kammer A^ werden durch die Stopfbüehsenpackungen 17 und 18 verhindert, sie können jedoch bei langer Benutzungsdauer eintreten. Wenn aber die Flüssigkeit durch die Stopfbüchsenpackung 18 hindurchgeht, durch den Abstandsring 19 und den Durchlass 14 fliesst und zu der Einlassöffnung 11 zurückkehrt, gelangt sie nie aus der Pumpe heraus. Wenn die Flüssigkeit ferner durch die Stopfbüchsenpackung 17 dringt und in den geschlossenen Raum 26 leckt, verhindert die Membran 2, dass die Flüssigkeit in die Kammer A₂ gelangt. . v/ :'^v .

Wenn sich das Volumen des geschlossenen Raumes 26 durch die hin-' und hergehende Bewegung des Kolbens 1 und der Membran 2 periodisch ändert, variiert.auch derInnendruck des geschlossenen Raumes 26 entsprechend der Volumenänderung des Raumes. Bei .Änderung des Innendruekes des geschlossenen Raumes 26 werden wiederholt Spannungen auf die Membran 2 übertragen, so dass es vorkommen kann, dass die Membran nach langer Benutzungsdauer . durch Ermüdung "bricht und die Flüssigkeit in Richtung der Kammer Apströmt. Wenn sich einige kleine mit der Atmosphäre verbundene Löcher in der Wand des Raumes zeigen sollten, kann diese Gefahr ausgeschaltet werden, aber anstatt"dass die Flüssigkeit durch die Stopfbüchsenpackung 17 dringt, kann sie auf die Aussenseite des, Pumpengehäüses gelangen und Staub kann in die Kammer eindringen. Deshalb ist es nicht erwünscht, dass die Wand des Raumes einige Löeher aufweist.

Bei der vorliegenden Erfindung istTan dem geschlossenen Raum 26 ein hohler elastischer^Eörp^er .2! zur Dämpfung vorgesehen, der ring-förWig" oder irgendwie anders geformt und mit der Atmosphäre verbunden ist-. Wenn sich der Innendruck des geschlos seifen „Rsarmes 26 erhöht, vermindert sich das Yolumen des hohlen elastischen Körpers T entsprechend dem erhöhten Innendruck des Raumes 26, und die im Innern, des hohlen.elastischen Körpers Ϊ befindliche Luft entweicht in die Atmosphäre. ¥ena sich bei Linksbewegung des Kolbens 1 und der Membran 2 also das

Volumen des geschlossenen Raumes .26 vergrössert und.sich dadurc

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der Innendruck des geschlossenes. Eau me s 26 vermindert, ve:rgrössert sich das Volumen des hohlen elastischen Körpers T wieder durch die in den Körper eingesaugte luft« Bei Versorgung des hohlen elastischen Körpers T in dem geschlossenen Kaum 26 ist aber die Höhe des Volumen- und Druekweehsels im Inneren des Baumes 26 sein? eingeschränkt, und die Haltbarkeit der Membran 2 wird dadurch, wesentlich, erhöht. Wenn ein Teil des hohlen elastischen Körpers T, der durch die Gehäusewand hindurchgent dureli Dichtungsmittel, beispielsweise einen O-Bing 27, abgedichtet ist, besteht daher keine Gefahr, dass die Flüssigkeit, die durch die Stopfbüchsenpackung dringt, auf die Aussenseite des Bimpengenäuses gelangt.

Als nächstes wird die Wirkungsweise des im Kolben 1 vorgesehenen Sielierheitsventils 15 erklärt. Zuerst wird der Fall ohne Sicherheitsventil 15 betrachtet. Wenn der Flüssigkeitsstrom infolge eines Versagens des niedrigeren Stroms von der Auslasse ffcuiig 13 plötzlich, aufhört, kann bei Beginn der Rechtsbewegung des Kolbens 1 das Auslassrückschlagventil 12 nicht öffnen. In diesem Fall wird sieh der Innendruck der ZylinderkamsieT A^, unnormal erhönen und die Kolbenantriebsmittel müssen eine Überlast übernehmen, die einen Schaden, bzw. eine Überhitzung der Motorwieklung, verursachen kann. Bei der vorliegenden Erfindung jedoch, bei der das Sicherheitsventil 15 in dem Kolben 1 vorgesehen ist, öffnet das Sicherheitsventil 15, wenn der Innendruck der Zylinderkammer A- eine zulässige Grenze überschreitet und die Flüssigkeit der Zylinderkammer A1 kehrt zur Einlassöffnung 11 durch den Durchlass 16 im Kolben 1 Abstandsring 19 und den Durchlass 14 zurück, wodurch jede Störung verhindert werden kann.

Schliesslich ist; auf den Vorteil hinzuweisen, der durch die Massnahmen, sowohl im Pumpengehäuse einen Mn- und hergleitbaren kolbenförmigen Kreuzkopf 5, als auch mindestens zwei Durchläasse 22 und 23 de mit Eückschlagventilen 24 und 25 im Kreuzkopf vorzusehen, erzielt wird. Gemäss dieser Anordnung kann der Eaum 28 als eine Membranpumpe zum Umlauf des Schmier-

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öls dP· den Kolbenajitriebsmitteln gebraucht werden.

In diesem. Fall kann eine der Membranen 2 oder 3 weggelassen werden, aber in Anbetracht der möglichen Zerströrung einer Membran ist die Verwendung zweier Membranen "besser: als die einer. Weil "bei Vorhandensein zweier Membranen "bei Zerstörung einer der beiden, die Funktion der Pumpe erhalten bleibt.

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Claims

■Ansprüche

Kolbenpumpe, gekennzeichnet durch ein Pumpengehäuse (A) sowie eine Zylinderkammer (A.), die eine Einlassöffnung (11) mit einem Einlassventil (10) und eine Auslassöffnung (13) mit einem Auslassventil (12) hat, sowie eine Kammer (Ap), in der die Kolbenantriebsmittel untergebracht sind; einen in der Zylinderkammer (A.) durch die Antriebsmittel hin- und herbewegten Kolben (1); einen Kreuzkopf (5)» der' an dem unteren Ende des Kolbens (1) befestigt ist und der einen Teil der Kolbenantriebsmittel bildet; eine Membran (2 öder 3), deren Mittelteil zwischen dem unteren Kolbenende und einem Ansata des Kreuzkopfes (5) und deren Umfangsteil zwischen der äusseren Ummantelung des Pumpengehäuses (A) gehalten sind; .und einen hohlen elastischen Körper (T) zur Dämpfung, der in einem geschlossenen, zwischen der Membran (2) und einer Zwischenwand (A¹),der zwischen der Zylinderkammer (A.) und der Kammer (A₂) für die Kolbenantriebsmittel vorgesehen ist, wobei der Innenraum des hohlen elastischen Körpers (T) mit dem Aussenraum. in Verbindung steht.
2. Kolbenpumpe gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1) im Inneren eine Ventilkammer hat, die mit der Einlassöffnung (11) über Flüssigkeitsdurchlässe (14, 16) in Verbindung steht und die Ventilkammer mit einem, normaler Weise geschlossenen Sicherheitsventil (15) versehen ist, das aber nur dann offen ist und die Zylinderkammer (A.) über die Ventilkammer mit der Einlassöffnung (11) verbindet und Flüssigkeit durchströmen lässt, wenn der Druck in der Zylinderkammer (A.) ungewöhnlich ansteigt.
3. Kolbenpumpe gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzkopf (5) kolbenförmig ist und in dem Pumpengehäuse (A) hin- und hergleitet.

M-, Kolbenpumpe gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

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mindestens zwei Bareklässe (22 und 23) irorgeselien sind, die eine zwischen dem Kreuzkopf (5) und -der Membran (3} gebildete Kammer mit der die Kolfoenantriebsmittel tenden Eammer C^p) ^e3?bi3ideii vmä -fehler äßr zwei Darcnlasse (22 and 23) ein Sückseialagventil- (2^ und 25) nat, wobei wenigstens eins der üüeksenlagisrentile (24- oder 25) Flüssigkeit nmr aus der zwiseiien cLem Kreuzkopf (5) und der Membran (3) gebildeten Kammer in die die KoI-"benantrieosmittel entnaltende Kammer (Ap) strömen lässt, andererseits aber das andere Yentil oder die Tentile Flüssigkeit nur in umgekelirter iü-ontung durcnstr<5men lassen. ' ■ --.·"-.."

Der Patentanwalt

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