DE2907123A1

DE2907123A1 - Doppelkolbenpumpe

Info

Publication number: DE2907123A1
Application number: DE19792907123
Authority: DE
Inventors: Ezra Dale Hartley
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-09-28
Filing date: 1979-02-20
Publication date: 1980-04-10
Also published as: GB2034807A; GB2034807B; FR2437510A1; US4242061A

Description

Doppelkolbenpumpe

Verschiedene Pumpen, z.B. Wasserpumpen, Vakuumpumpen, Kompressoren usw. verwenden zum Pumpen einen Kolben. Bei Benutzung eines doppelwirkenden Kolbens, kann ein Kolben die Pumpenwirkung zum getrennten Bepumpen der Kammern ergeben, die außer Phase betrieben werden.

Motore zum Antrieb der Pumpen bewirken gewöhnlich eine Drehbewegung, die in eine lineare hin- und hergehende Antriebskraft umgewandelt werden muß, damit der doppelwirkende Kolben hin- und herbewegt wird. Ein bequemer Weg hierfür ist die Verwendung eines drehbaren Antriebsgliedes, das einen Nocken oder einen Exzenter aufweisen kann. Mit dieser Abordnung liegt das Antriebsglied an -entsprechend entfernten, gegenüberliegenden Flächen des Kolbens an, wodurch eine Drehbewegung des Exzenters den Kolben linear hin- und herbewegt Kolben dieser Art finden sich beispielsweise in den US-Patentschriften 3.410.4-77 und 3.834.840.

Ein Problem bei diesen Konstruktionen besteht darin, wie für einen guten Kontakt zwischen dem drehbaren Antriebsglied und den zugehörigen Antriebsflächen des Kolbens gesorgt werden kann. Im Idealfall soll es kein Spiel zwischen der Randfläche des drehbaren Gliedes und den Antriebsflächen des Kolbens geben. Bei einem sehr kleinen Spiel, auch wenn es nur 0,0001 mm beträgt, wird der Verschleiß beschleunigt und das Geräusch erhöht. Andererseits neigt das Antriebsglied, wenn dort eine erhebliche Vorbelastung des Antriebsgliedes besteht, auf den Antriebsflächen des Kolbens zum Gleiten, was die Abnutzung beschleunigt.

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Als ideales Optimum kann natürlich, ein Spiel von Null in der Praxis nicht erzielt werden. Die Erfindung gibt jedoch eine äußerst geringe Vorbelastung des drehbaren Antriebsgliedes an, was die Abnutzung erheblich verringert.

Nach der Erfindung werden verhältnismäßig harte Teile an einem hin- und hergehenden Glied angebracht, daß ein Kolben sein oder einen solchen enthalten kann. Die Verschließteile befinden sich an gegenüberliegenden Seiten eines drehbaren Antriebsgliedes, so daß jedes Teil mindestens um einen begrenzten Wert zu und von der Drehachse des Antriebsgliedes bewegt werden kann. Diese Verschleißteile werden so von einem Träger getragen, daß sie nur eine sehr kleine Vorbelastung am drehbaren Antriebsglied ergeben.

Der Träger kann verschiedene Formen aufweisen. Beispielsweise kann er einen Stapel von Metallscheiben zwischen jedem Verschleißteil und den benachbarten Antriebsflächen des Kolbens enthalten. Jede Scheibe ist dünn und besteht aus entsprechendem Material, so daß bei sorgfältigem Einsetzen der Scheiben die Vorbelastung sehr genau gehalten werden kann.

Obwohl die Scheiben ganz ausreichend sind, verlängert ihre Verwendung die Herstellungszeit. Um den Zusammenbau wesentlich zu beschleunigen, kann der Träger zwischen den beiden Verschleißteilen und den anliegenden Antriebsflächen des Kolbens zwei elastische Elemente enthalten, die die jeweiligen Verschleißteile federnd tragen und eine sehr geringe Verbelastung auf das Antriebsglied geben und so eine rasche Abnutzung und Geräusche verhindern, die

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bei einer stärkeren Vorbelastung oder einem Spiel auftreten. Ferner wird das erste elastische Element zusammengedrückt und das zweite elastische Glied kann sich leicht ausdehnen, so daß zwischen dem Antriebsglied und der zweiten Antriebsfläche nur ein sehr kleiner oder gar kein Spalt entsteht, wenn das Antriebsglied den Kolben in einer ersten Richtung bewegt.

Vorzugsweise sollen die Flächen der Verschleißteile, die an das Antriebsglied angreifen, bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens parallel bleiben. Wenn dieser Zustand nicht eingehalten wird, wirkt das Antriebsglied entweder zum öffnen oder Schließen der Backe, was erwünscht ist. Zum Einhalten der Parallelität werden die Verschleißteile vorzugsweise so bewegt, daß zu und von der Drehachse des? Antriebsgliedes geschwenkt werden. Die Schwenkachsen der Verschleißteile befinden sich an gegenüberliegenden Seiten der Ebene, die eine Drehachse des Antriebsgliedes enthält und im allgemeinen quer zu den Verschleißteilen liegt. Bei dieser Anordnung neigen die Verschleißteile dazu, sich zusammen um ihre jeweilige Schwenkachse.zu drehen und halten so die Parallelität zwischen den Verschleißteilen aufrecht.

Die Erfindung benutzt als beachtlichen Vorteil an jedem elastischen Element eine Nase. Zunächst trägt diese Konstruktion das Verschleißteil am elastischen Element. Dann enthalten die Nasen, wenn sie über die zugehörigen Verschleißteile in Richtung zu den Antriebsgliedern hinausgehen, die Antriebsglieder im Kolben lösbar sind.

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Schließlich, können die Antriebsglieder, weil die Nasen elastisch sind, über eine Nase in den Kolben gedruckt werden und so den Zusammenbau des Antriebsgliedes im Kolben erleichtern.

Der Zusammenbau wird auch durch loses Montieren der Verschleißteile am Kolben erleichtert. Beispielsweise können die Verschleißteile Öffnungen aufweisen, die lose über Stäbe am Kolben aufgepaßt sind und so die Verschleißteile lose tragen. Das Antriebsglied hält die Verschleißteile auf diesen Stäben und drückt die elastischen Elemente gegen die Antriebsflächen des Kolbens.

Die elastischen Elemente können verschiedene Formen einnehmen und beispielsweise aus Hartgummi oder in der Form einer Metallfeder sein. Hartgummi wird vorgezogen, weil eine Metallfeder eine geringere Federrate besitzt, was eine höhere Vorbelastung erfordert. Wenn die elastischen Elemente aus Hartgummi bestehen kann jedes vorteilhaft Stellen verschiedener Dicke aufweisen, um die Elastizität zu erhöhen, und die elastischen Elemente können in einen Spalt zwischen den jeweiligen V_erschleißgliedern und zugehörigen Antriebsflächen des Kolbens eingepaßt sein.

Vorzugsweise ist die Konstuktion von Verschleißteil und elastischem Element an beiden Seiten des Antriebsgliedes vorgesehen, um aus dieser Konstuktion den größten Nutzen zu ziehen. Diese Konstruktion kann jedoch auch an nur einer Seite des Antriebsgliedes verwendet werden, wobei diese Vorteile erhalten bleiben.

Der Kolben kann bei verschiedenen Einrichtungen zum Pumpen und Behandeln von Flüssigkeiten benutzt werden, z.B. bei einer Wasserpumpe. Beispielweise kann eine nach den

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Lehren der Erfindung hergestellten Pumpe ein Gehäuse mit Einlaß und Auslaß und mit einem Hohlraum enthalten. Der Kolben und das Antriebsglied befinden sich im Hohlraum des Gehäuses. An die gegenüberliegenden Enden des Kolbens sind zwei Membranen gekoppelt, die mit Teilen des Kolbens zusammenarbeiten. Das Gehäuse bildet zwei Pumpkammern. Bei dieser Konstuktion können alle Teile von Kolben und Gehäuse, die die Pumpenkammern ergeben, aus demselben Kunststoff bestehen, so daß die Wahrscheinlichkeit chemischer Einwirkung zwischen der von den Pumpenkammern behandelten Flüssigkeit und diesem Kunststoff verringert wird.

Die Erfindung verwendet Einlaß- und Auslaßrückschlagventile neuartiger Konstruktion. Jedes Rückschlagventil enthält einen konkaven Ventilsitz und ein konkaves elastisches Element, das in der Konkavität des Sitzes ruht. Die Konkavität ist zur Strömungsrichtung offen und der Ventilsitz besitzt einen Durchgang, der sich am V_entil öffnet.

Ein Vorteil dieses Rückschlagventils besteht darin, daß das konkave elastische Element eine höhere Federrate als eine flache Gummischeibe besitzt, und demnach schließt das Rückschlagventil rascher als das Ventil mit flacher Gummischeibe bisheriger Technik. Außerdem öffnet sich das konkave elastische Ventil nicht so weit wie das flache elastische Ventil, was auch ein rasches Schließen des Ventils bewirkt. Schließlich kann die Flüssigkeit (oder das Gas) durch dieses Rückschlagventil gehen, ohne daß die Richtung abrupt geändert wird, wie es bei bisherigen Ventilen notwendig ist, die ein flaches elastisches Ventilelement benutzen. Obwohl der konkave Ventilsitz verschiedene Formen aufweisen kann, besitzt er vorteilhaft die Form eines Konus.

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Die Einlaß- und Auslaßventile können untereinander ausgetauscht werden. In diesem Fall enthält das Gehäuse vorzugsweise Einrichtungen, die verhindern, daß die Rückschlagventile an einer anderen Stelle als in den Konkavitäten der Ventilsitze angebracht werden, die sich in Strömungsrichtung öffnen.

Jede Membran dient, außer, daß sie teilweise eine Pumpenkammer bildet, zum Dichten zwischen nebeneinanderliegenden Gehäuseabschnitten und rund um die Einlaß- und Auslaßventile herum. Die Membranen besitzen hierfür Öffnungen, in denen die Ventilsitze liegen und die Ventilelemente befinden sich wiederum an den jeweiligen Ventilsitzen.

Die Erfindung kann am besten zusammen mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Zeichnungen erläutert werden, In diesen ist:

Figur 1 eine Ansicht einer Pumpe nach den Lehren der Erfindung;

Figur 2 ein vergrößerter Teilschnitt an der Linie 2-2 der Figur 1;

Figur 3 ein Teilschnitt an der Linie 3-3 der Figur 2; Figur 4 ein Teilschnitt an der Linie 4-4 der Figur 2;

Figur 5 sin vergrößerter Teilschnitt an der Linie 5-5 der Figur 2;

Figur 6 eine Draufsicht auf ein Ende des Kolbens;

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Figur 7 eine Vergrößerung des Teils der Figur 2, der eines der Verschleißteile und das zugehörige elastische Element zeigt; und

Figur 8 eine der Figur 7 ähnliche Ansicht mit der Verwendung der Scheiben anstelle eines federnden Elementes zum Tragen eines der Verschleißteile.

Figur 1 zeigt eine Pumpe 11 und einen Elektromotor 13 zum Antrieb der Pumpe, die ein Gehäuse 15, einen Einlaß 17, einen Auslaß 19, eine Basisplatte 21 aufweist, die an das untere Ende des Gehäuses 15 gekoppelt ist, und vier elastische Vibrationsisoliergestelle 23 (von denen nur 2 zu sehen sind), die zum Befestigen von Pumpe und Motor auf einer entsprechenden (nicht dargestellten) Tragfläche an die Basisplatte gekoppelt sind, Obwohl die Merkmale der Erfindung verschieden angewendet werden können, ist die in der Zeichnung als Beispiel dargestellte Pumpe eine Wasserpumpe zur Benutzung mit Wasseranlagen für Erholungsfahrzeuge.

Obwohl das Gehäuse 15 auf verschiedene Weise aufgebaut sein kann, enthält es im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Hauptkörper 25 und Deckelteile 27 und 29 (Figur 2), von denen jeder aus einem ganzen starren Kunststoffteil besteht. Das Gehäuse 15 weist einen Hohlraum 31 auf, der vollständig geschlossen ist, ausgenommen den für den Einlaß 17 und den Auslaß 19. Am Deckelabschnitt 27 befindet sich ein Druckschalter 33· Die Pumpe 11 wird am Motor I3 mittels Schraubenbolzen 35 gehalten (Figuren 2 und 4-)

Die Deckelabschnitte 27 und 29 sind am Hauptkörper 25 z.B. mittels Schrauben 37 (Figur 4) befestigt. Identische Membranen 39 und 39a laufen entlang dem Hohlraum 31 und besitzen

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ganze, ringförmige Dichtungen 4-1 bzw. 41a zum Abdichten der Berührungsflächen zwischen den Deckelabschnitten 27 und 29 und dem Hauptkörper 25· Entsprechende Teile der Membran 39a. sind mit dem Zusatz "a" bezeichnet. Der Kolben 4-3 befindet sich im Hohlraum 31 und bewegt sich in einem Zylinder 4-5 axial hin und her, der mit dem Hauptkörper ein Ganzes bildet. Die Innenränder der Membranen 39 und 39a- sind mit den gegenüberliegenden Enden des Kolbens 4-5 verbunden, was noch beschrieben werden wird. Demnach arbeiten die Membranen 39 und 39a mit dem Gehäuse 15 und den gegenüberliegenden Enden des Kolbens 4-3 zusammen und ergeben identische Pumpenkammern 4-7 und 4-7a.

Bei einem Ansaughub des Kolbens 4-3 in der Pumpenkammer 4-7 fließt Wasser vom Einlaßrückschlagventil 51 zur Pumpenkammer 4-7· Das Ventil 51 enthält einen starren konkaven Ventilsitz 53 und ein elastisches biegsames Ventilelement 55 das im Einschnitt oder der Konkavität des Ventilsitzes ruht. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Ventilsitz 53 einen konischen Einschnitt 57» d-er sich in Strömungsrichtung und zur Pumpenkammer 4-7 hin erweitert. Das Ventilelement 55 ist vollständig konisch und sitzt im Einschnitt 57 niit dem Konus des Ventilelements, der sich in Strömungsrichtung erweitert. Das Ventilelement 55 besitzt einen mittleren axialen Vorsprung 59» der in einer Öffnung des Ventilsitzes 53 aufgenommen ist und das Ventilelement auf dem Ventilsitz hält, wobei das Ventilelement in Strömungsrichtung sich hinter dem V_entilsitz befindet, durch den ein oder mehrere Durchgänge 61 hindurchgehen, die am Ventilelement 55 offen sind.

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Der Ventilsitz 53 befindet sich in einer Öffnung 63 der Membran 39 und sein Rand wird gegen einen den Rand umgebenden Vorsprung 65 am Hauptkörper 25 durch, den Deckelabschnitt 27 gehalten. An ein Ende des mittleren Vorsprunges 59 des Ventilsitzes 53 greift eine Nase 67 an, die verhindert, daß das Rückschlagventil 51 im Gehäuse rückwärts aufgebaut wird. Außerdem gewährleistet die Nase 67» daß das Ventilelement 55 nicht vom Ventilsitz 53 entfernt werden kann.

Zwischen dem Einlaßdurchgang 47 und der Pumpenkammer 47a befindet sich ein identisch aufgebautes, austauschbares Einlaßrückschlagventil 51a den Teilen des Einlaßventils 51 entsprechende Teile, mit dem Zusatzbezugszeichen "a" versehen sind. Der Deckelabschnitt 29 besitzt eine Nase 67a, die diese hinsichtlich des Einlaßventils 51a- dieselben Funktionen ausübt, die die Nase beim Einlaßventil 51 ausführt.

Aus der Pumpenkammer 47 wird beim Austrittshub des Kolbens 4J Wasser durch das Auslaßrückschlagventil 51b und dem Auslaßkanal 69 zum Auslaß 19 gedruckt. Ausgenommen für einen axialen Durchgang 71 durch den Vorsprung 59b kann das Auslaßventil 51b dem Einlaßventil 5I identisch aufgebaut sein und Teile der entsprechenden Teile des Einlaßventils 51 sind mit dem Zusatzzeichen "b" versehen. Der Zweck des Durchganges 7I ist es, Wasser mit Austrittsdruck über einen Durchgang 73 im Deckelabschnitt 27 an den Druckschalter 33 zu geben, der diese Druckinformation in bekannter Weise zum Ein- und Ausschalten des Motors I3 benutzt, um den Abgabedruck der Pumpe 11 im gewünschten Bereich zu halten.

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Ein dem Einlaßrücksclxlagventil 51 identisches, und gegen dieses austauschbare Auslaßventil 51c liegt zwischen der Pumpenkammer 47a und dem Auslaßdurchgang 69· Teile des Ventils y\, die den Teilen des Einlaßrückschlagventils 51 entsprechen, tragen die Zusatzbezeichnung "c"„

Die Auslaßventile 51b und 51c befinden sich in Öffnungen 63b bzw. 63c der Membranen 39 und 39a. Um zu gewährleisten, daß die Ventile 51b und 51c sich in ihren in Strömungsrichtung öffnenden Einschnitten befinden, wobei die Ventilelemente 55b und 55c hinter den zugehörigen Ventilsitzen liegen, ist im Auslaßdurchgang 69 eine Platte 75 vorgesehen, die an den Hauptkörper 25 angeformt ist und Hasen 77 und 77a aufweist, die zu verhindern, daß die Auslaßventile 51b und 51c rückwärts, d.h. mit ihren Ventilelementen gegen die Strömungsrichtung eingesetzt werden.

Der Kolben 4-3 enthält einen Kolbenkörper 79 aus einem entsprechenden starren Kunststoff, identische Kappen 81 und 81a und identische Rückhalter 83 und 83a. Die Kappen 81 und der Rückhalter 83, der Kolbenkörper 79, die Deckelabschnitte 27 und 29 und der Hauptkörper 25 bestehen aus ein und demselben Kunststoff. Der Kolbenkörper 79 besteht aus einem Stück Kunststoff und enthält voneinander entfernte, parallele Bahnen 85 und 87 (Figur 3), die eine öffnung 89 zwischen sich ergeben und gegenüberliegende Endabschnitte 91 und 91a miteinander verbinden.

Der Kolbenkörper 79 besitzt voneinander entfernt und parallel liegende Antriebsflächen 93 und 93a, die sich an den Böden von Rillen befinden und durch ein Öffnung 89 voneinander getrennt sind.

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Der Endabschnitt 91 arbeitet mit der Kolbenkappe 81 und dem Rückhalter 83 zusammen und trägt am Kolben 43 ein inneres Randgebiet 95 der Membran 39· Obwohl dies auf verschiedene Weise ausgeführt werden kann, besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel das Gebiet 95 der Membran 39 eine nichtrunde Öffnung, durch die der -Endabschnitt 91 heraustritt. Der entsprechend unrund ist, wie es Figur 6 zeigt, und den Kolben 43 um die Achse der öffnung in der Membran richtig ausrichtet. Der Endabschnitt 91 besitzt eine Rille 97j die an Schlitzen oder Ausschnitten 99 offen ist. Die Kolbenkappe 81 besitzt eine Mittelöffnung mit nichtrundem Endabschnitt 91« Dadurch kann sie über den Endabschnitt gebracht und gegen das Gebiet 95 der Membran 39 gesetzt werden, um so eine vollkommene Dichtung zu ergeben. Der Rückhalter 83 besitzt Flansche 101 (Figur 3), die radial nach innen heraustreten und in Ausschnitte 99 aufgenommen bzw. in Stellungen in den Rillen 97 des Endabschnitts gedreht werden können und so einen Bajonettverschluß ergeben. Der nichtrunde Endabschnitt 91 der Öffnung in der Kolbenkappe 81 verhindert ein Drehen zwischen den Gliedern beim Drehen des Rückhalters 81. Die Kolbenkappe 81a und der Rückhalter 83a arbeiten in derselben Weise mit dem Endabschnitt' 91a zusammen und halten ein inneres Gebiet 95a der Membran 39a am Kolben 4-3.

Der Kolben 43 bewegt sich in axialer Richtung hin und her (Figuren 2 und 3)· Der Zylinder 45 wird vom Gehäuse 15 gebildet und ist im dargestellten Ausführungsbeispiel an den Hauptkörper 25 angeformt. Die Figuren 3 und 4 zeigen den Zylinder 45 mit der Öffnung 103.

Die Energie zum Hin- und Herschwenken des Kolbens 43 wird vom Motor 13 geliefert, der eine drehbare Ausgangswelle

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besitzt, die durch die Öffnung 103 (Figuren 3 und 4) des Zylinders 45 in die Öffnung 89 des Kolbens 43 hineingeht.

Ein drehbares Antreibsglied 107 dient zum Umwandeln der Drehbewegung der Ausgangswelle 105, in eine Kraft, die den Kolben 43 linear hin- und herschwenkt. Obwohl das Antreibsglied 107 verschiedene Formen annehmen kann, besitzt es beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Form eines rollenden Bremsjochs. Wenn das Antriebsglied 107 einen Exzenter 109 aus entsprechendem Material, z.B. Bronze besitzt, ist dieser fest gekeilt, damit er sich mit der Motorwelle 105 mittels entsprechender Anflachungen drehen kann. Am Exzenter 109 befindet sich ein Lager 113, das eine zylindrische Randfläche 115 aufweist, die die Drehachse des Antriebsgliedes 107 umgibt. Das Lager II3 ist vorzugsweise ein Kugellager mit einem Innenlaufring 117 (Figur 4) der auf den Exzenter 109 aufgedrückt oder in anderer Weise befestigt ist, mit einem Außenlaufring 119, der die Handfläche II5 bildet, und mit den üblichen Kugeln 121 zwischen den Laufringen läuft. Weil das Lager II3 sich nicht am Exzenter befindet, ist die Drehmitte des Antriebsgliedes I07 so aus der Drehachse der Motorausgangswelle I05 verschoben, daß es eine "Kröpfung" erhält, die zum Hin- und Herschwenken des Kolbens 43 genutzt werden kann.

Hierfür werden identische Verschleißteile in der Form von Verschleißplatten 123 und 123a und identische elastische Elemente 125 und 125a verwendet. Die Verschleißplatten und das elastische Element 125 sind in eine Rille 126 (Figur 3) im Kolben 43 eingesetzt, wobei die Antriebsfläche 93 den Boden der Rille bildet. Die Verschleißplatte besteht vorzugsweise aus verschleißfestem Material, am besten aus Stahl. Nach Figur 7 besitzt der Kolbenkörper 79 eine starre Tragfläche 127,

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die von der Antreibsfläche 93 diirch einen Vorsprung 129 getrennt ist. Aus der Tragfläche 127 ragen praktisch senkrecht zwei Stäbe I3I (Figuren 2,5 und 7) heraus. Die Verschleißplatte 123 besitzt öffnungen oder Nute 133 zur losen Aufnahme der Stäbe I3I, um die Verschleißplatte 123 lose zu halten. Dadurch wird die Verschleißplatte schwenkbar um eine Schwenkachse 135 zum und vom drehbaren Antreibsglied 107 bewegt. Mit der Verschleißplatte 123 an den Stäben arbeitet es mit dem Kolben 43 zusammen und bildet den Spalt 36.

Das elastische Element 125 besteht aus einem biegsamen, elastischem Material, z.B. Hartgummi und enthält einen Plattenabschnitt 137» einen Endflansch 139 und einen Vorsprung oder Stift 141, der vom Plattenabschnitt wegführt. Der Plattenabschnitt 137 befindet sich im Spalt zwischen der Verschleißplatte 123 und der Antriebsfläche 93 und verläuft zusammen mit dem Teil der Verschleißplatte, der über den Vorsprung 129 herüberhängt. Der Plattenabschnitt 137 greift an den Vorsprung 129 an und besitzt eine Reihe paralleler Kanten 143, die durch Rillen 145 voneinander getrennt sind und so die Elastizität des Plattenabschnitts 137 quer zu seiner Dicke erhöhen. Die Grate 143 liegen auf der Antreibsfläche auf. Der Vorsprung 141 geht durch eine entsprechend geformte Öffnung 147 in der Verschleißplatte 123 hindurch und hält so das elastische Element 125 an der Verschleißplatte, wobei der Flansch 139 an einer Kante der Verschleißplatte anliegt und so eine Relativbewegung zwischen Verschleißplatte und elastischem Element verhindert. Der Vorsprung 141 ragt über die Verschleißplatte hinaus, wie es -Figur 7 zeigt.

Die Verschleißplatte 123a und das elastische Element 125a sind in derselben Weise aufgebaut, angeordnet und befestigt

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wie die Verschleißplatte 123· Entsprechende Teile tragen die Zusatzbezeichnung "a". Die Stäbe I31 und 131a liegen jedoch diametral gegenüber, so daß die Schwenkachsen der Verschleißplatten 123 und 123a auf gegenüberliegenden Seiten einer Ebene 149 (Figur 2) liegen, die die Drehachse des Antreibsgliedes IO7 enthält und senkrecht zu den Verschleißplatten verlauft. Dadurch werden auch die Vorsprünge 141 und 141a in diametral entgegengesetzte Beziehung gebracht. Die Schwenkachsen der Verschleißplatten 123 und 123a verlaufen zueinander und zur Ebene 149 parallel und die Verschleißplatten oder mindestents deren Flächen, die an die Handfläche II5 des Antriebsgliedes 107 angreifen, sind parallel. Die Tragstäbe I3I und 131a sind von der Ebene gleich weit entfernt.

Der Zusammenbau der drehbaren Antriebsglieder 107 wird dadurch erleichtert, daß das Lager 113 auf den Exzenter gedrückt wird und dieser dann auf der Motorwelle 105 gleitet. Die Stäbe I3I und 131a verlaufen entlang den Seiten des Lagers (Figur 4) und führen das Lager und den Exzenter 109 axial auf der Motorwelle 105.

Das Antriebsglied 107 kann in der öffnung 89 durch Druck des Antriebsgliedes über einem der Vorsprünge 141 und 141a angebracht werden. Einmal in dieser Lage halten die Vorsprünge 141 und 141a das Antriebsglied 107 lose in der Öffnung 89 des Kolbens 43 und das .Antriebsglied hält die Verschleißplatten 123 und 123a auf den Stäben I3I und 131a.

Bei angebrachtem Antriebsglied I07 wird die Handfläche des Antriebsgliedes von den davor liegenden Flächen der Verschleißplatten leicht ergriffen. Weil die Tragstäbe I3I

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und 131a sich auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene befinden, versuchen die Platten 123 und 123a parallel zu bleiben.

Im Betrieb dreht die Drehung der Motorausgangswelle 105 durch den Motor I3 das Antriebsglied IO7 und bewegt so den Kolben 43 linear hin und her. Der Kolben 43 ist doppelwirkend und bewirkt den Ansaug-r und Austritthub in den Pumpenkammern 47 und 47a. Wenn sich beispielsweise der Kolben 43 abwärts bewegt wie es Figur 2 zeigt, so wird die Pumpenkammer 47 gedehnt und ergibt einen verringerten Druck oder einen Sog in ihr. Der Druck wird so weit verringert, daß das Wasser im Einlaßkanal 49 das Ventilelernent einwärts aus dem Ventilsitz 53 drückt, damit Wasser durch den Kanal 61 in die Pumpenkammer 47 fließen kann. Gleichzeitig verringert der Abwärtshub (Figur 2) des Kolbens 43 das Volumen der Pumpenkammer 47a und erhöht so den Druck soweit, daß sich das Auslaßventil 51c öffnet und dadurch das Wasser in der Kammer 47a unter Druck durch den Auslaßkanal 69 zum Auslaß 19 gelangt. Bei Aufwärtsbewegung des Kolbens 43 (^igur 2) wird die Wirkung der Pumpenkammern 47 und 47a umgekehrt, wobei die Pumpenkammer 47 Wasser durch das Auslaßventil 51b abgibt und die Pumpenkammer 47a Wasser durch das Einlaßventil 51a hereinzieht.

Die Randfläche 115 des Lagers II3 liegt vor allem an der Verschleißplatte 123 an und liefert eine Abwärtskraft (Figur 3) an der Verschleißplatte 123a und am Kolben 43. Diese Kraft wird über die Verschleißplatte 123a und mindestens teilweise über das elastische Element 125a auf den Kolben übertragen und drückt ihn abwärts. Dies ergibt eine Druckkraft am elastischen Element 125a, das seine Dicke

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etwas zu verringern und die Verschleißplatte rechts herum um ihre Schwenkachse zu drehen versucht (Figur 2). In dem Maße, in dem das elastische Element 125a zusammengedrückt wird, kann sich das elastische Element 125 ausdehnen und die Verschleißplatte 123 nach links um ihre Drehachse drehen (Figur 2), um die Verschleißplatte 123 und 123a parallel zu halten. Bei ungenügender Ausdehnung des elastischen Elements 125 ergibt sich ein sehr kleiner Spalt zwischen der Randfläche 115 und der Verschleißplatte 123. Diese Wirkung wird bei Aufwärtshub des Kolbens 43 umgekehrt (Figur 2).

Figur 8 zeigt eine andere Weise zum Tragen des Verschleißplatten. Teile des Ausführungsbeispiels nach dieser Figur, die Teile des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 1 bis entsprechen, sind mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die Konstruktion nach Figur 8 ist der nach den Figuren 1 bis 7 identisch, ausgenommen, daß das elastische Element 125 durch mehrere dünne Metallplättchen 15"! ersetzt ist, die in einem Stapel zwischen der Kolbenantriebefläche 93' und der Vorderfläche der Verschleißplatte 123* eingesetzt ist. Eine entsprechende Zahl von Plättchen I5I wird in den Spalt I36¹ eingesetzt und ergibt eine geringe Vorbelastung auf das Lager II3¹.

Die Plättchen können gegen Zurückziehen aus dem Spalt I36¹ in entsprechender Weise gehalten werden.

Obwohl Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, so sind doch Abänderungen und Austauschungen dem Fachmann möglich, ohne vom Umfang und Sinn der Erfindung abzuweichen.

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Zusammenfassung

Eine Pumpe besitzt zwei Pumpenkammern und einen doppelwirkenden, hin- und herschwingenden Kolben, der die Pumpenkammern bildet. Der Kolben wird von einem drehbaren Antriebsglied hin- und herbewegt, das einen Exzenter besitzt. Der Antrieb besitzt eine Randfläche, die an zwei Verschleißteile angreift, die auf entgegengesetzten Seiten des Antriebsgliedes liegen. Jedes Verschleißteil befindet sich auf dem Kolben für mindestens eine begrenzte Bewegung von und zum Antriebsglied. Zwei elastische Elemente befinden sich zwischen dem ersten Verschleißteil und dem Kolben bzw. zwischen dem zweiten Verschleißteil und dem Kolben, Die elastischen Elemente tragen die Verschleißteile federnd und ergeben eine gute Antreibsverbindung zwischen Antriebsglied und Kolben.

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, ²¹ ·

Leerseffe

Claims

Meissner & Meissner

PATENTANWALTSBÜRO

BERLIN — MÜNCHEN

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. W, MEISSNER (BLN) DIPL-ING. P. E. MEISSNER (MCHN) DIPLING. H.-J. PRESTING (BLN)

HERBERTSTR. 22, -JOOO BERLIN 33

Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unsere Zeichen Berlin, den

// _{20> Februar 1979}

John D. McCarry

22835 Ridge Route Lane El Tore, California 92630, USA

Patentansprüche

■C\

1J Vorrichtung mit einem hin- und herschwingenden Glied, das eine Antriebsfläche aufweist, mit einer Einrichtung zum solchen Anbringen des schwingenden Gliedes, daß es sich entlang einer Bahn bewegen kann, mit einem drehbaren Antriebsglied für das hin- und herschwingende Glied in mindestens einer Richtung entlang der Bahn, mit einer Einrichtung zum Anbringen des Antriebsgliedes zum Drehen um eine Drehachse, das eine Randfläche aufweist, die rund um die Drehachse herum verläuft, gekennzeichnet durchein erstes Verschleißglied (123) zwischen der Randfläche (115) und der ersten Fläche, das an die Randfläche (115) angreift, eine erste Einrichtung zum Anbringen des ersten Verschleißgliedes (123) auf dem hin- und herschwingenden Glied (4-3) für mindestens eine begrenzte Bewegung zu und von der Drehachse, und

BORO MÖNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: ST. ANNASTR. 11 1-85644 INVENTION BERLIN BERLIN 31 W. MEISSNER, BLN-W 8000 MÖNCHEN 22 INVEN d BERLIN 030/891 60 37 BERLINER BANK AG. 122 82 -109 TEL.: 039/22 3544 030/89223 82 3695716000

einem Träger zwischen der ersten Antriebsfläche und dem ersten Verschleißglied (123) zum mindestens teilweisen Tragen des ersten Verschleißgliedes, wodurch bei Drehen des Antriebsgliedes (107) die Randfläche am ersten Verschleißglied anliegt und so das hin- und herschwingende Glied (4-3) auf der Bahn in einer Richtung antreibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das hin- und herschwingende Glied (4-3) eine starre tragende Fläche neben der ersten Antriebsfläche (93) aufweist, daß das erste Verschweißglied (123) mit der ersten starren Tragfläche in Eingriff kommen und mindestens teilweise von dieser Fläche getragen werden kann, daß die Tragfläche in einer Kante ausläuft und das erste Verschleißglied (123) über dieser Kante hängt und so einen Spalt zwischen dem ersten Verschleißglied (123) und der ersten Antriebsfläche ergibt, und daß die Trageinrichtung zwischen der ersten Antriebsfläche und dem ersten Verschleißglied (123) liegt,
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtung (113) mehrere Plättchen (1^1) enthält, die in dem Spalt (36) gestapelt sind.
4·. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtung einen Stapel von Plättchen (151) zwischen dem ersten Verschleißglied (123) und der ersten Antriebsfläche (93) enthält.

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5. Vorrichtung nach. Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtung (113) ein elastisches Element enthält, von dem mindestens ein Teil zwischen der Antriebsfläche (93) und dem Verschleißglied (123) und mindestens teilweise federnd das erste Verschlexßglied (123) trägt, wodurch beim Drehen des Antriebsgliedes die Randfläche an dem Verschleißglied (123) anliegt und das hin- und herschwingende Glied (43) in einer Sichtung entlang der Bahn antreibt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» d. a d u r c h gekennzeichnet, daß das hin-und herschwingende Glied (43) eine zweite Antriebsfläche besitzt, die von der ersten Antriebsfläche räumlich durch einen Raum entfernt ist, in dem die Randfläche aufgenommen ist, daß sich zwischen der zweiten Antriebsfläche und der Randfläche ein zweites Verschleißglied (123a) vorgesehen ist, daß eine zweite Einrichtung das zweite Verschleißglied (123a) für mindestens eine begrenzte Bewegung zu und von der Drehachse trägt, daß mindestens ein Teil eines zweiten elastischen Gliedes (125a) zwischen der zweiten Antriebsfläche und dem zweiten Verschleißglied (123a) liegt und mindestens teilweise das zweite Verschlexßglied (123a) trägt, wodurch beim Drehen des Antriebsgliedes (IO7) die Randfläche (115) am zweiten Verschlexßglied anliegt und das hin und herschwingende Glied (4-3) in der anderen Richtung entlang der Bahn antreibt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Einrichtungen beide Verschleißglieder (123, 123a) für eine Bewegung tragen,

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bei der die beiden Schwenkachsen geschwenkt werden, die an gegenüberliegenden Seiten einer Ebene liegen, die die Drehachse enthält und quer zu den beiden Verschleißgliedern (123, 123a) liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß das hin- und herschwingende Glied (4-3) eine starre Tragfläche neben der ersten Antriebsf lache besitzt, daß das erste Verschleißglied (123) an die erste starre Tragflache angreift und so einen Spalt zwischen dem ersten Verschleißglied und der ersten Antriebsfläche ergibt, daß das erste elastische Element (125) in diesem Spalt (36) liegt und federnd eine Bewegung des ersten Verschleißgliedes (123) in diesen Spalt (36) verhindert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (125) eine elastische Nase besitzt, die über das Verschleißglied hinaus zum Antriebsglied (107) hervorragt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß in dem Teil des ersten elastischen Elements (125), der zwischen dem ersten Verschleißglied (123) und der ersten Antriebsfläche liegt, Gebiete verschiedener Dicke aufweist, und daß das elasti- ' sehe Element (125) ^aus Gummi besteht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (15) mit einem Einlaß (17) und einem Auslaß (19) und einem Hohlraum im Gehäuse (15) vorgesehen sind, daß das hin- und herschwingende Glied einen Kolben (43) enthält, der sich im

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Hohlraum (25) befindet, daß eine Membran (39) mit dem Kolben (4-3) gekoppelt ist und mit Teilen des Kolbens zusammenarbeitet und das Gehäuse (15) eine Pumpenkammer (47) bildet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Kolbens (43) und das Gehäuse (15), die mit der Membran (39) zusammenarbeiten und die erste Pumpenkammer (4-7) ergeben, aus ein und demselben Kunststoff bestehen.
13· "Vorrichtung nach Anspruch 11, da durch g e kennze ichnet, daß ein Rückschlagventil (51) im Gehäuse vor der Pumpenkammer (4-7) vorgesehen, wodurch ein Strömungsmittel vom Einlaß (17) zur Pumpenkammer (47) strömen kann und eine Strömung in umgekehrter Richtung durch das Rückschlagventil (55) verhindert und daß Auslaßrückschlagventil im Gehäuse (15) hinter der ersten Pumpenkammer (47) das Strömungsmittel aus der Pumpenkammer zum Auslaß strömen läßt und eine Strömung in umgekehrter Richtung durch das Auslaßrückschlagventil verhindert, daß mindestens eines der Rückschlagventile (51) einen konkaven Ventilsitz (53) aufweist und ein konkaves elastisches Ventilelement (55)- in der Konkavität des Ventilsitzes ruht, daß die Konkavität sich in Strömungsrichtung öffnet, und einen Durchgang im Ventilsitz (55) durch diesen hindurchgeht und am Ventilelement aufläuft.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Antriebsglied (IO7) von einer drehbaren Welle angetrieben wird, an der sich

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das Antriebsglied (107) befindet und sich mit dieser dreht und sich axial frei auf der Welle bewegen kann, daß diese erste Einrichtung zwei Stäbe (131» 131a) besitzt und zwei entsprechende Einschnitte im ersten Verschleißglied (123) besitzt, die durch die beiden Einschnitte entsprechend hindurchgehen, und an den gegenüberliegenden Seiten des Antriebsgliedes (107) den Grad der axialen Bewegung des Antriebsgliedes auf dieser Welle beschränkt.
15· Vorrichtung nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (39) eine unrunde Öffnung besitzt und der Kolben (4-3) einen unrunden Endabschnitt besitzt, der durch die Membran (39) hindurchgeht, daß die unrunde öffnung und der unrunde Endabschnitt zusammen den Kolben (43) im Gehäuse (15) um die Achse der unrunden öffnung ausrichten.
16. Pumpe mit der Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch: ein Gehäuse (15) mit Einlaß (17) und Auslaß (19), einem Kolben (43) mit zwei voneinander entfernten Antriebsflächen, eine Einrichtung zum Hin- und Herbewegen des Kolbens (43) im Gehäuse (15) entlang einer Bahn, zwei Membranen (39, 39a) die mit entgegengesetzten Endteilen des Kolbens (43) und mit dem Gehäuse gekoppelt sind und mit dem Kolben und dem Gehäuse zusammen zwei Pumpenkammern (47, 47a) ergeben, einen Einlaßkanal (61) zum Verbindung zwischen dem Einlaß (I7) und den beiden Pumpenkammern (47, 47a), einem Auslaßkanal (69) als Verbindung zwischen den beiden Pumpenkammern (47, 47a) und dem Auslaß (19), ein Einlaßrückschlagventil (51), das ein Strömungsmittel vom Einlaßkanal (61) zu den beiden Pumpenkammern (47, 47a) strömen läßt und eine Strömung in ent-

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gegengesetzter Richtung durch das Rückschlagventil verhindert, ein Auslaßrückschlagventil (51a), das eine Strömung von den Pumpenkammern (4-7,47a) zur Auslaßkammer zuläßt und eine umgekehrte Strömung durch das Rückschlagventil verhindert, ein drehbares Antriebsglied (107) für den Kolben (4-3) in beiden Richtungen entlang der Bahn, wodurch die Volumen der Pumpenkammern (47, 47a) verändert werden und das Strömungsmittel hindurchpumpen, eine Halteeinrichtung für das Antriebsglied (I07) zum Drehen um eine Drehachse, eine Randfläche des Antriebsgliedes (107), die am Rand der Drehachse verläuft und zwischen den Antriebsflächen liegt, zwei Verschleißglieder (123, 12Ja) zwischen der Randfläche und den beiden Antriebsflächen, die auf entgegengesetzten Seiten des Antriebsgliedes an die Randfläche angreifen, eine Halteeinrichtung für das erste Verschleißglied (123) am Kolben (4-3) für mindestens eine begrente Bewegung zu und von der Drehachse, eine zweite Halteeinrichtung für das zweite Verschleißglied (123a) am Kolben (4-3) für mindestens eine begrenzte Bewegung zu und von der Drehachse und zwei elastische Elemente (125, 125a), τοη denen mindestens Teile zwischen der ersten Antriebsfläche und dem ersten Verschleißglied (123) und der zweiten Antriebsfläche und dem zweiten Verschleißglied (123a) liegen und mindestens teilweise die Verschleißglieder tragen, wodurch beim Drehen des Antriebsgliedes (107) die Randfläche an den Verschleißgliedern (123, 123a) anliegen und den Kolben (4-3) auf der Bahn hin- und herschwenken.
17. Pumpen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einrichtungen die beiden Verschleißglieder (123, 123a) bewegen, wobei sie um zwei .

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Schwenkachse!! geschwenkt werden, die auf entgegengesetzten Seiten einer Ebene liegen, die die Drehachse enthält und quer zu den beiden Verschleißgliedern (123, 123a) liegt.
18. Pumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß beide elastische Elemente (125, 125a) zwei elastische Nasen (67) aufweisen, die über die zugehörigen Verschleißglieder (123, 123a) zu dem Antriebsglied (1-07) hinausgehen und auf entgegengesetzten Seiten der Ebene der ersten Drehachse liegen.
19. Pumpe nach den Ansprüchen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (51) ein Einlaßventil ist, das zwischen der beweglichen Einrichtung und dem Einlaß (17) liegt, daß die Pumpe (11) ein Auslaßrückschlagventil (51^a) besitzt, daß einen konkaven Ventilsitz (53) und ein konkaves elastisches Ventilelement (55) aufweist, das in der Konkavität dieses Ventilsitzes sitzt, und daß das Auslaßventil (51a) mit dem Ventilelement (55) und dem Ventilsitz (53) cles Einlaßrückschlagventils (5I) einander austauschbar ist.
20. Pumpe nach den Ansprüchen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine bewegliche Einrichtung im Gehäuse das Strömungsmittel vom Einlaß (17) durch den Hohlraum des Gehäuses (15) zum Auslaß (19) pumpt, daß ein Rückschlagventil (51) im Gehäuse das Strömungsmittel durch das Rückschlagventil strömen läßt und eine Strömung vom Auslaß (19) zum Einlaß (I7) durch das Ventil (51) verhindert, und daß das Rückschlagventil einen konkaven Ventilsitz (53) und ein konkaves elastisches Element (55) besitzt, das in der Konkavität

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sitzt und sich in Strömungsrichtung öffnet, und daß der Ventilsitz (53) einen Durchgang besitzt, der durch dieses hindurch geht und sich am Ventil öffnet.
21. Pumpe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Konkavität des Ventilsitzes (53) des Auslaßrückschlagventils (5^^a) sich in Strömungsrichtung öffnet und die Pumpe (11) eine Einrichtung neben dem Ventil besitzt, das verhindert, daß beide Sitze in einer Lage installiert werden, die anders als die Konkavitäten sind, die sich in Strömungsrichtung öffnen.
22. Pumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Einrichtung einen Kolben (4-3) enthält, und daß zwei Membranen (3%39a) mit den entgegengesetzten Enden des Kolbens (4-3) zusammenarbeiten und so zwei Pumpenkammern (4-7,4-7a) ergeben, daß das Gehäuse (15) einen Einlaßdurchgang (61) als Verbindung zwischen dem Einlaß (17) und beiden Pumpenkammern (4-7, 47a) und einen Auslaßdurchgang (69) als Verbindung zwischen beiden Pumpenkammern und dem Auslaß (19) enthalten, und die Membran eine Öffnung besitzt, die neben der Einlaßkammer liegt und der Ventilsitz sich in der Öffnung mit der Konkavität befindet, die sich in die erste Kammer öffnet.

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