DE2930694A1

DE2930694A1 - Verdraengerpumpe mit elektromagnetischem antrieb

Info

Publication number: DE2930694A1
Application number: DE19792930694
Authority: DE
Inventors: Eduard Dipl Ing Ballweg; Wilhelm Dworak; Martin Fader; Karl-Heinz Dipl Ing Mueller; Rudi Schmid; Dietrich Dipl Ing Schuldt; Wolfgang Talmon
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-07-28
Filing date: 1979-07-28
Publication date: 1981-02-26

Description

Verdrängerpumpe mit elektromagnetischem Antrieb
Stand der TechniK Die Erfindung geht aus von einer Verdrängerpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige bekannte Verdrängerpumpe weist eine gerade Bohrung auf, die den Verdrängungsraum bildet und in der ein Kolben dicht gleitend geführt wird, der durch um die Bohrung herum angeordnete Elektromagnete angetrieben wird. Eine derartige elektromagnetische Pumpe hat den Nachteil, daß sie nur einen stark pulsierenden, nicht kontinuierlichen Förderstrom erzeugt, der z.B. in hydraulischen Anlagen nicht verwendbar ist.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie einen kontinuierlichen und weitgehend pulsationsfreien Förderstrom liefert, der auch steuerbar bezüglich des Druckes und der Fördermenge ist.
Durch die in'den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Hierdurch gelingt es insbesondere, die Pulsation des Förderstromes klein zu halten und die Betriebssicherheit der Pumpe zu gewährleisten.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in-der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Ansicht einer Verdrängerpumpe in vereinfachter Darstellung, Figur 2 einen Schnitt längs II nach Figur 1, Figuren 3 bis 5 Abwandlungen des Ausführungsbeispiels nach Figur 1, Figuren 6 bis 9 Skizzen zur Erläuterung des Förderprinzips.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Figur 1 ist mit 10 ein Gehäuse bezeichnet, in dessen Innerem ein torusförmiger Verdrängungsraum 11 ausgebildet ist Von der einen Gehäuseseite dringt in den Raum 11 eine Saugbohrung 12 ein, während diametral gegenüberliegend eine Druckbohrung 13 den torusförmigen Raum 11 verläßt. Im Verdrängungsraum 11 sind zwei Kolben 14, 15 dicht gleitend geführt, d.h. sie haben ebenfalls kreisförmigen Querschnitt.
Um den Verdrängungsraum 11 herum sind in etwa gleichmässigen Abständen - mit Ausnahme an den Bohrungen 12, 13 -mehrere Elektromagnete 16 bis 21 angeordnet. Wenn diese durch hochfrequenten Strom oder Gleichstrom entsprechend erregt werden, werden die Kolben 14, 15 durch den Verdrängungsraum 11 bewegt.
Die Saugbohrung 12 und die Druckbohrung 13 haben denselben Durchmesser. Die Länge der Kolben ist größer als der Durchmesser dieser Bohrungen.
Der Fördervorgang der Verdrängungspumpe vollzieht sich folgendermaßen, wobei die Figur 1 die Ausgangsstellung der Kolben 14, 15 zeigt. Kurz nachdem der Kolben 14 die Druckbohrung 13 passiert hat, wird er durch Umpolen des Elektromagnets 16 kurzzeitig abgebremst. Der Kolben 14, der zu diesem Zeitpunkt an der Mündung der Bohrung 12 liegt, wird dagegen durch die Magnete noch beschleunigt.
Das hat zur Folge, daß sich dann die beiden Kolben relativ gesehen aufeinander zu bewegen - d.h. der Kolben 15 im Uhrzeigersinn auf den Kolben 14 zu - wobei das zwischen ihnen befindliche Druckmedium verdichtet und in die Druckbohrung 13 verdrängt wird (Figur 6). Auf der anderen Seite der Kolben vergrößert sich durch diesen Vorgang der Raum, und über die Saugbohrung 12 wird Druckmedium angesaugt (Figur 6). Der Kolben 14 bleibt also momentan stehen, während sich der Kolben 15 um den Winkel Ce bewegt. Der Winkel s ergibt sich aus den Kanten 12', 12" der Saugbohrung 12 in Verbindung mit dem Mittelpunkt M der Pumpe.
In der Praxis sieht es so aus, daß sich der Kolben 14 langsamer als der Kolben 15 bewegt, und zwar so lange, bis die Winkeldifferenz = 9t ist. Danach werden die Kolben durch die Elektromagnete wieder gleichmäßig beschleunigt. Die Kolben bewegen sich dann mit gleicher Geschwindigkeit um den Winkel 180 ° - 2 weiter in eine Stellung, die der Ausgangsstellung ähnlich ist, nur daß sich nun der Kolben 14 in der Ausgangsstellung von Kolben 15 befindet, der Kolben 15in der Ausgangsstellung von Kolben 14. Das verdrängte Volumen pro Umdrehung beträgt: ra siehe Figur 1.
Die Anpassung an den Druck, gegen den die Pumpe fördern muß, erfolgt über die Stromaufnahme der Magnete, eine Veränderung der Fördermenge erreicht man, indem man die Magnete mit einer anderen Frequenz ansteuert.
Falls die Gefahr besteht, daß die Kolben den gewünschten mittleren Abstand untereinander nicht einhalten, können zwischen ihnen Distanzkörper 23, 24 eingefügt werden, die den Abstand zwischen den Kolben so begrenzen, daß nie eine direkte Verbindung zwischen Druck- und Saugbohrung auftreten kann. Dies ist in Figur 3 dargestellt.
Gegenüber den Kolben herrscht ein entsprechendes Spiel.
Die Druckmittelmenge, die verdrängt werden kann, verringert sich aber um das Volumen der Distanzkörper. Die Abmessung der Distanzkörper kann so gewählt werden, daß der Fördervorgang nicht behindert wird.
Die Förderstrompulsation, die bei den obigen Ausführungsbeispielen immer noch auftritt, kann weiter vermindert werden durch versetzte Anordnungen von mehreren Saug- und Druckkanälen, wie das die Figur 4 zeigt.
Hier sind vier Druckbohrungen 26 bis 29 und entsprechend vier Saugbohrungen 30 bis 33 vorgesehen. Dementsprechend sind vier Paare von Kolben notwendig. Die Druckbohrungen werden zweckmäßigerweise zu einem gemeinsamen Ausgangskanal vereinigt, in dem sich die geringen Förderstrompulsationen ausgleichen.
Eine weitere Möglichkeit, Förderstrompulsationen zu verringen, besteht darin, mehrere torusförmige Verdrängungsräume 35, 36 in einem gemeinsamen Gehäuse 37 vorzusehen, wie das die Figur 5 zeigt. Wesentlich ist hierbei, daß die hierdurch gebildeten Verdrängerpumpen zeitlich versetzt arbeiten. Die Auslaßbohrungen 38, 39 der einzelnen Pumpen können zweckmäßigerweise in einen gemeinsamen Auslaßkanal 40 münden.
Eine Umkehrung der Leistungsübertragung ist denkbar, wobei die Anlage als Generator mit hydraulischem Antrieb arbeitet.
Wie die Figuren 7 bis 9 zeigen, ist es auch möglich, Saugbohrung 12 und Druckbohrung 13 nahe beieinander anzuordnen. In der Ausgangsstellung (Figur 7) dichtet der Kolben 14 zwischen den Bohrungen 12 und 13, während der Kolben 15 die Bohrung 12'gerade noch tangiert. Beim Fördervorgang bleibt der Kolben 14 stehen, während sich der Kolben 15 um den Winkel R bewegt, d.h. bis zur Druckbohrung 13 (Figur 8). Danach bewegen sich beide Kolben mit gleicher Geschwindigkeit (Figur 9) in die Ausgangsstellung (Figur 7). Das Volumen pro Umdrehung ist bei diesem Ausführungsbeispiel größer als bei den vorhergehenden. Es beträgt: Die Kolben bewegen sich mit der Geschwindigkeit @@. (#) Eine Anderung des Förderstroms kann durch eine Anderung der Geschwindigkeit C erreicht werden.

Claims

Ansprüche 0 Verdrängerpumpe mit elektrischem Antrieb, um deren die Verdrängermittel aufnehmenden Verdrängungraum Elektrornagnete angeordnet sind, wobei das durch diese erzeugte magnetfeld die Verdrängermittel antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß der in einem Gehäuse ausgebildete Verdrängungsraum (11) eine Schleife längs der Bewegungsrichtung der Verdrängermittel ist, dessen Querschnitt senkrecht zur Bewegungsrichtung der Verdrängermittel beliebige Form aufweist, daß als Verdrängermittel mindestens zwei dicht gleitende Kolben (1, 15) im Abstand voneinander angeordnet sind, daß weiterhin in den Verdrängungsraum mindestens ein Einlaß- (12) und ein Auslaßkanal (13) mUnden und daß die Elektromagnete ringförmig um den Verdrängungsraum herum angeordnet sind.
2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungsraum (11) als Torus ausgebildet ist.
3. Pumpe nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse mehrere, insbesondere gleichachsig liegende torusförmige Verdrängungsräume (35, 36) so angeordnet sind, daß die so gebildeten Verdrängerpumpen zeitlich versetzt arbeiten und insbesondere eine gemeinsame Auslaßbohrung (40) aufweisen.
4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Verdrängungsraum (11) mehrere Paare von Verdrängermittelnvorgesehen sind und daß jedem Paar ein Einlaß- und Auslaßkanal zugeordnet ist, wobei die Auslaßkanäle insbesondere in eine gemeinsamen Auslaßbohrung münden.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verdrängermitteln Distanzkörper (23, 24) angeordnet sind.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßkanäle nahe beieinander liegen.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das den Auslaßkanal (13) eben passierte Verdrängermittel (14) durch entsprechende Umpolung des benachbarten Elektromagneten (16) kurzzeitig abgebremst wird, während das voreilende Verdrängermittel (15) - im Uhrzeigersinn gesehen - das die Einlaßbohrung (12) passiert hat, durch den benachbarten Elektromagneten noch beschleunigt wird, so daß zeitweilig eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Verdrängermitteln derart erzeugt wird, daß sie sich - bezogen auf den Auslaßbereich -auf einander zu bewegen.
8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungsraum und die Verdrängungsmittel kreisförmigen Querschnitt haben.
9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsmittel Kugeln sind.