DE2903817A1 - Elektromagnetische kolbenpumpe fuer fluessige und gasfoermige medien - Google Patents

Description

• Elektromagnetische Kolbenpumpe für flüssige und
• gasförmige Medien Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetisch angetriebene Kolbenpumpe für flüssige und gasförmige Medien, bestehend aus einem oder zwei elektromagnetisch durch einen Magnetanker angetriebene Pumpenkolben und den dazugehörigen elektromagnetischen Antriebseinrichtungen zur Erzeugung der hin- und hergehenden Bewegung des oder der Pumpenkolben.
• Es sind elektromagnetische Kolbenpumpen bekannt geworden, so z.B. Schwingankerpumpen, bei denen der schwingende Anker zugleich der Pumpenkolben ist, in dem das Saugventil angeordnet ist. Eine solche Pumpe ist von einem Elektro-Solenoid-Magneten umschlossen. Der Saughub geschieht durch Magnetkraft, der Druckhub durch eine Feder.
• Es sind ferner Kolbenpumpen bekannt, die mit Hilfe eines Elektromotors über ein Gestänge angetrieben werden. Diese benötigen zusätzlich einen Kurbeltrieb und zur Abdichtung Stopfbuchsen, welche einer Abnützung unterliegen.
• Es ist auch eine elektromagnetische Kolbenpumpe bekannt (P 27 57 594.6), bei der der Pumpenzylinder aus elektrisch nicht leitendem und paramagnetischem Werkstoff besteht und von einem Linear-Kamm oder einem Polysolenoiden eines Linear-Motors (Wanderfeld-Motor) umgeben ist, so daß sich ein Statorfeld längs des Zylindermantels und ein Ankerfeld im Pumpenkolben ausbildet.
• Diese Pumpen haben jedoch den Nachteil, daß ihr Kolbenhub relativ kurz oder die am Pumpenkolben angreifende magnetische Kraft relativ gering ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe zur Förderung von flüssigen und gasförmigen Medien aufzuzeigen, die bei besonders einfachem Aufbau und nahezu wartungsfreiem Betrieb zuverlässig arbeitet und die relativ hohe Drücke erzeugt.
• Diese Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße Kolbenpumpe gelöst, bei welcher das Pumpengehäuse aus paramagnetischem Werkstoff besteht und von dem Linear-Kamm oder dem Polysolenoiden eines Linear-Motors umgeben ist, so daß das Statorfeld sich längs des Pumpengehäuses und das Ankerfeld sich im Pumpengehause angeordneten Magnetanker ausbildet, welcher mit dem oder den Pumpenkolben in kraftschlüssiger Verbindung steht.
• Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, den Magnetanker des Linear-Motors aus einem ringförmig magnetisierten zylinderförmigen Permanentmagneten vorzusehen, der auf einem Ankerträger befestigt ist, der in seinem Innern zentral angeordnet den oder die Pumpenkolben der Kolbenpumpe trägt.
• Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß die elektromagnetisch angetriebene Kolbenpumpe als doppelwirkende Pumpe in um die Querachse symmetrischer Bauweise aufgebaut ist.
• Erfindungsgemäß ist weiterhin, daß als Differentialwirkung zur Erzeugung eines hohen Arbeitsdruckes der Kolbenpumpe der Magnetanker des Linear-Motors im Verhältnis zum Durchmesser des Pumpenkolbens einen relativ großen (ca. 4- bis 6-fachen) Durchmesser aufweist. Es ist auch vorgesehen, daß zur Aufnahme der bei der Ankerschwingung entstehenden Massenkräfte diesen entgegengesetzt wirkenden Federn, z.B. Stahl- oder Gasfedern, als Energiespeicher zugeordnet sind. Zur Steuerung der Pumpe ist vorgesehen, daß zur Richtungsumsteuerung des Magnetankers außerhalb des Pumpengehäuses als Sensoren wirkende, an sich bekannte elektronische Einrichtungen angeordnet sind. Die Speisung des Statorfeldes soll mit Hilfe von elektronischem Dreh-oder Wechselstrom erzeugenden Einrichtungen erfolgen.
• Durch diese Erfindung besteht die Möglichkeit, auf einfache Weise ein sehr hohes Verdichtungsverhältnis und einen sehr kleinen schädlichen Raum darzustellen, da ein relativ großer Hub möglich ist. Hierbei ist auch kein Kurbeltrieb und kein gesonderter elektrischer Antriebsmotor erforderlich.
• In der beigefügten Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt.
• Die Figur zeigt den prinzipiellen Aufbau dieser elektromagnetischen Kolbenpumpe in doppelwirkender Ausführung.
• In der Figur ist mit 1 das Pumpengehäuse dargestellt, das aus einem paramagnetischen Werkstoff besteht. Es ist als dünnwandiges Rohr ausgebildet. In der Mitte des Pumpengehäuses 1 ist der Stator 2 angeordnet, der aus dem Linear-Kamm 3 und den Feldwicklungen 4 besteht. Er ist hier zweiphasig ausgebildet.
• Im Pumpengehäuse 1 befinden sich freibeweglich der Magnetanker 5, der vom Magnetankerträger 6 geführt wird. Dieser Magnetankerträger 6 steht über die Kolbenstange 7 mit den beiden Pumpenkolben 8 und 9 in kraftschlüssiger Verbindung. Diese Pumpenkolben 8 und 9 bewegen sich in den Pumpenzylindern 10 und 11, die das Pumpengehäuse 1 auf beiden Seiten abschließen.
• An die Pumpenzylinder 10 und 11 sind die Pumpenköpfe 12 und 13, die ie ein nicht dargestelltes Saug- und Druckventil besitzen, angebaut. Das zu fördernde Medium strömt durch die Zuleitungen 14 und 15 zu den Pumpenköpfen und strömt über die Abführungen 16 und 17 von den Pumpen weg.
• Zum Ausgleich der beim Arbeiten der Pumpe auftretenden Massenkräfte sind die beiden Federn 18 und 19 zentral angeordnet, die sich einerseits an dem Magnetankerträger 6 und andererseits an den Pumpenzylindern 10 und 11 abstützen. Zur Begrenzung des Gesamthubes der Pumpenkolben 8 und 9 bzw. des Magnetankers 5 sind rechts und links außerhalb des Pumpengehäuses 1 die Sensoren 20 und 21 angeordnet, die ggf. als induktive Spulen aufgebaut sein können. Der Magnetanker 5 stellt einen rohrförmigen Permanentmagneten dar, der entsprechend der Polpaarzahl magnetisiert ist. Er könnte auch aus einzelnen Ringen aufgebaut sein, die auf den Magnetankerträger 6 aufgereiht sind.
• Die Pumpe wird in dem dargestellten Fall von zweiphasigem Wechselstrom gesteuert und betrieben, der über bekannte elektrische oder elektronische Einrichtungen erzeugt wird.
• Die beiden Hohlräume zwischen dem Magnetankerträger 6 mit den Pumpenzylindern 10 und 11 können so eng gestaltet werden, daß sie bei der Schwingung des Magnetankers durch die jeweilige Kompression als Gasfedern wirken, die ggf. die Federn 18 und 19 ersetzen oder unterstützen, so daß eine progressive Fedenzirkung entsteht, wobei der Luftspalt zwischen Magnetanker 5 und Pumpengehäuse 1 als Drossel wirkt.

Claims (7)

1. Patentansprüche ½.- Elektromagnetisch angetriebene Kolbenpumpe für flüssige und gasförmige Medien, bestehend aus einem oder zwei durch einen Magnetanker angetriebene Pumpenkolben mit zugeordneten Pumpenzylindern und den dazugehörigen Antriebseinrichtungen zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Bewegung als Kolbenantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse aus paramagnetischem Werkstoff besteht und derart von dem Linear-Kamm oder dem Polysolenoiden eines Linear-Motors umgeben ist, daß das Statorfeld sich längs des Pumpengehäuses und das Ankerfeld sich im Pumpengehäuse angeorS neten Magnetanker ausbildet, welcher mit dem oder den Pumpenkolben in kraftschlüssiger Verbindung steht.
2. 2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker des Linear-Motors aus einem ringförmig magnetisierten zylinderförmigen Permanent-Magneten besteht, der auf einem Ankerträger befestigt ist, der in seinem Inneren zentral angeordnet den oder die Pumpenkolben der Kolbenpumpe trägt.
3. 3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetisch angetriebene Kolbenpumpe als doppelwirkende Pumpe in um die Quermittelachse symmetrischer Bauweise aufgebaut ist.
4. 4. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker des Linear-Motors einen im Verhältnis zum Durchmesser des Pumpenkolbens relativ großen Durchmesser aufweist.
5. 5. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der bei der Ankerschwingung entstehenden Massenkräfte diesen entgegengesetzt wirkende Federn (z.B. Stahl- oder Gasfedern) als Energiespeicher zugeordnet sind.
6. 6. Kolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Richtungsumsteuerung des Magnetankers als Sensoren wirkende an sich bekannte elektronische Einrichtungen angeordnet sind.
7. 7. Kolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung des Statorfeldes mit Hilfe von elektronischen Dreh- oder Wechselstrom erzeugenden Einrichtungen erzielt wird.