DE3607477A1 - Pumpe mit einstellbarer foerderleistung - Google Patents
Pumpe mit einstellbarer foerderleistungInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
- F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
- F04B9/10—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
- F04B9/109—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers
- F04B9/117—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers the pumping members not being mechanically connected to each other
- F04B9/1172—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers the pumping members not being mechanically connected to each other the movement of each pump piston in the two directions being obtained by a double-acting piston liquid motor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einstell
barer Förderleistung, bei der in einem Zylinder
ein Scheibenkolben hin- und herbewegbar ange
ordnet ist, an dessen Seitenflächen eine Kol
benstange befestigt ist, welche außenendig in
einem nach außen zu sich anschließenden Hohl
räum geführt ist und jeder Teilraum des Zylin
ders über Kanäle mit dem Außenraum in Verbin
dung steht.
Derartige Vorrichtungen sind im Stande der Technik
bekannt und die Hin- und Herbewegung des Kolbens
wird dadurch gesteuert und bestimmt, daß die Kol
benstangen zumindest teilweise außerhalb des Zy
lindergehäuses bewegt werden, dort mit Erreichen
einer bestimmten Position entsprechende Schal
ter betätigen und auf diesem Wege Schaltsignale
auslösen. Durch die nach außen geführte Kolben
stange und deren Bewegung ergeben sich nicht
zuletzt auch durch die im Inneren eingeschlos
sene hydraulische Flüssigkeit hohen Druckes
erhebliche Dichtungsprobleme. Zusätzlich ent
steht ein erheblicher Aufwand auch dann, wenn
die Förderleistung verändert werden soll.
Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die
Schaffung einer Pumpe zur Aufgabe gemacht, de
ren Förderleistung auf einfache Weise konti
nuierlich einstellbar ist.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ist
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hohlraum
über ein Rückschlagventil mit einem Behältnis
des zu fördernden Mediums sowie einem eben
falls ein Rückschlagventil aufweisenden Aus
laß in Verbindung steht und beide Auslässe
gemeinsam dem Ausgang der Pumpe zugeführt
sind sowie einer Steuereinheit, die abwech
selnd und mit einstellbarer Frequenz die Kanäle
jedes Teilraumes des Zylinders mit einem Druck
medium beaufschlagt. In ihrem grundsätzlichen
Aufbau besteht damit die vorgeschlagene Pumpe
aus einem Druckwandler und einer mit diesem
zusammenarbeitenden Steuereinheit. Der Druck
wandler besteht aus einem Gehäuse, in dem sich
der den hin- und hergehenden Scheibenkolben
aufnehmende Zylinder befindet sowie des wei
teren der oder die Hohlräume, in denen die am
Kolben angebrachte Kolbenstange verschiebbar
ist. Schließlich befinden sich noch in die
sem Gehäuse die zu den beiden Teilräumen des
Zylinders führenden Kanäle, die Verbindung
mit dem das fördernde Medium aufnehmenden
Behältnis sowie die Auslässe.
Der Druckwandler arbeitet wie folgt: Über
einen der Kanäle wird einer der durch den
Kolben erzeugten Teilräume des Zylinders mit
einem Druckmedium beaufschlagt, wobei gleich
zeitig der auf der anderen Seite des Kolbens
befindliche Teilraum über den zugehörigen Ka
nal nach außen geöffnet bleibt. Durch die am
Kolben angreifende Druckdifferenz verschiebt
er sich unter gleichzeitiger Bewegung der dar
an befestigten Kolbenstangen. Durch deren
Führung wird der durch Zylinderwandung und
Stirnfläche der Kolbenstange eingeschlossene
Hohlraum in Abhängigkeit von der Bewegungs
richtung des Kolbens vergrößert oder ver
kleinert, so daß ein Unter- oder Überdruck
entsteht. Bei einem Überdruck wird das in die
sem Hohlraum befindliche Medium unter Öffnung
des Rückschlagventiles und unter entsprechen
dem Druck dem Ausgang der Pumpe zugeführt,
während gleichzeitig der sich im gegenüber
befindlichen Teilraum ausbildende Unterdruck
das zu fördernde Medium aus einem entspre
chenden Behältnis ansaugt. Sobald der Kolben
die gewünschte Endlage erreicht hat, wird
durch Beaufschlagung des anderen, also ge
genüberliegenden und regelmäßig kleineren
Teilraumes mit dem Druckmedium unter gleich
zeitiger Öffnung des bislang beaufschlagten
Kanales eine Umkehr der Bewegung des Kolbens
erreicht, so daß nunmehr das im anderen Hohl
raum befindliche Medium komprimiert und zum
Ausgang der Pumpe befördert wird und der soeben
beschriebene Vorgang wiederum, jedoch seiten
vertauscht, abläuft. Dem Ausgang der Pumpe
wird das zu fördernde und unter Druck ste
hende Medium im Takt der Bewegung des Kolbens
pulsierend zugeführt. Der Begriff "Scheiben
kolben" ist im Rahmen der Erfindung so zu ver
stehen, daß ein Kolben eingesetzt wird, der
sowohl bei der Hin- als auch Herbewegung einen
Arbeitshub ausführt, also doppeltwirkend ist.
Die Druckumwandlung ergibt sich dadurch, daß die
jeweilige, mit Druckmedium beaufschlagte Flä
che des Kolbens wesentlich größer als die dem
Hohlraum zugewandte Stirnfläche der Kolbenstange
ist. Dadurch können die sich im Teilraum des Zy
linders ausbildenden Drucke im Verhältnis der
Flächen in einen entsprechend höheren Druck
im Hohlraum und damit im geförderten Medium um
gesetzt werden. Neben dem Flächenverhältnis von
Kolben und Stirnseite der Kolbenstange hängt der
durch den Druckwandler erzeugte Druck auch von
dem im Teilraum herrschenden Druck, also dem des
dort befindlichen Druckmediums ab. Durch eine
Veränderung des Druckes des Druckmediums in den
Teilräumen läßt sich der am Ausgang der Pumpe
herrschende Druck entsprechend beeinflussen. Die
Förderleistung als pro Zeiteinheit geförderte
Menge hängt von der Frequenz des Kolbens ab, da
das pro Hub bewegte Volumen für eine bestimmte Vor
richtung im wesentlichen konstant ist. Die Einstel
lung der Förderleistung der Pumpe läßt sich in wei
ten Grenzen durch zeitliche Änderung des Arbeits
taktes erreichen, in dem die Teilräume des Zylin
ders mit Druckmedium beaufschlagt werden.
Die Beeinflussung und Einstellung der Förderlei
stung und die Zuführung des Druckmediums in die
Teilräume des Zylinders erfolgt über eine Steu
ereinheit, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau ei
nen Anschluß für ein Druckmedium besitzt, welches
über zwei Ventile entweder dem einen oder dem
anderen Teilraum des Zylinders zuführbar ist.
Einsetzbar sind z.B. Magnetventile, die ihrerseits
über eine Einstelleinheit geschaltet werden und
deren Schaltfrequenz die im Gleichtakt erfolgende
Bewegung des Kolbens und hieraus resultierend die
Förderleistung der Pumpe bestimmt. Die Einstell
einheit ist im Falle von Magnetventilen ein elek
tronischer Baustein, der in einer zeitlich ver
änder- und einstellbaren Abfolge Schaltimpulse ab
gibt. Die Vorrichtung ist funktionsfähig und ent
steht erst in ihrer Gesamtheit durch Verbinden
der Steuereinheit über die beiden Ventile mit den
zu den beiden Teilräumen des Zylinders führenden
Kanälen.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit
geringem Aufwand und einer kleinbauenden Vor
richtung eine in ihrer Förderleistung einstell
bare Pumpe geschaffen wird, bei der die aus dem
Stande der Technik bekannten Dichtprobleme ent
fallen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist
der Druck des die beiden Teilräume des Zylinders
beaufschlagenden Druckmediums durch die Steuer
einheit beeinfluß- und veränderbar. Durch Druck
erhöhung des Druckmediums erhält man als Folge
davon auch höhere Druckverhältnisse in dem ent
sprechenden Teilraum des Zylinders und dem zuge
hörigen Hohlraum, in dem das zu fördernde Medium
komprimiert wird. Die mit Hilfe der Steuerein
heit vorgenommene Beeinflussung der Druckverhält
nisse des Druckmediums lassen eine unmittelbare
Beeinflussung des Druckes des am Ausgang auf
tretenden Mediums zu.
Grundsätzlich steht es im Rahmen der Erfindung
frei, ob das zu fördernde Medium und/oder das
Druckmedium eine Flüssigkeit oder ein Gas ist.
Im speziellen kann das zu fördernde Medium eine
Flüssigkeit und das Druckmedium Druckluft sein.
In konkreter Ausgestaltung kann die Steuerein
heit, deren Aufgabe in der abwechselnden und mit
einstellbarer Frequenz erfolgenden Beaufschla
gung der Kanäle mit dem Druckmedium liegt, auf
gebaut sein aus zwei unmittelbar mit den Kanälen
in Verbindung stehenden Magnetventilen, einem
Anschluß für das Druckmedium und einer zugehö
rigen Einstelleinheit. In Abhängigkeit vom
Schaltungszustand wird das Druckmedium einem
der beiden Magnetventile zugeführt, die es durch
den zugehörigen Kanal in den Teilraum des Zylin
ders weiterleiten. Das andere Ventil bleibt wäh
rend dieses Schaltungszustandes nach außen zu ge
öffnet, um ein Entspannen des momentan nicht mit
dem Druckmedium beaufschlagten Teilraumes des
Zylinders während der Bewegung des Kolbens zu
erlauben. Nach einem Umschalten herrschen sei
tenvertauscht die gleichen Verhältnisse.
In einer besonders vorteilhaften Weitergestal
tung werden mehrere Zylinder bzw. Druckwandler
durch ein und dieselbe Steuereinheit gleich
zeitig beaufschlagt. Auf diesem Weg läßt sich
die Förderleistung der Pumpe entsprechend der
Anzahl der Zylinder ohne weiteres vervielfa
chen.
Aufgrund der Hubbewegungen des Kolbens ent
stehen am Ausgang der Pumpe im Arbeitstakt
des Kolbens periodische Druckverhältnisse, wo
bei im Umkehrpunkt des Kolbens der Druck je
weils minimal wird. Da häufig am Ausgang der
Pumpe im wesentlichen konstante Druckverhält
nisse erwünscht sind, ist eine Glättung erfor
derlich. Eine besonders einfache Realisierung
dieses Zieles ist dann möglich, wenn mehrere
Zylinder zyklisch, d. h. zeitverschoben angesteu
ert werden, da dem Druckabfall eines Zylinders
dann der Druckaufbau eines oder mehrerer der an
deren Zylinder entgegenwirkt und auch weitgehend
kompensiert. Die einzelnen Zylinder bzw. Druck
wandler werden zyklisch, d.h. zeitverschoben
mit den gleichen Steuersignalen versorgt und sämt
liche Ausgänge der einzelnen Zylinder bzw. Druck
wandler zusammengeführt, so daß sich in Addition
der einzelnen Drucke eine in etwa konstante Sum
me und damit eine Glättung am Ausgang der Pum
pe ergeben. Insbesondere bei niederen Arbeitsfre
quenzen würden sich andernfalls Druckschwankungen
am Ausgang der Pumpe störend bemerkbar machen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er
findung lassen sich dem nachfolgenden Beschreibungs
teil entnehmen, in dem an Hand der Zeichnung ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert
wird. Sie zeigt in prinzipienhafter und schemati
scher Darstellung eine erfindungsgemäße Pumpe be
stehend aus einem Druckwandler und einer Steuerein
heit.
Die in der Zeichnung dargestellte Pumpe besteht
aus einem als Druckwandler wirkenden Zylinder 1
und einer diesen schaltenden Steuereinheit 2. Im
Inneren des Zylinders 1 befindet sich ein Scheiben
kolben 3, an dessen beiden Stirnflächen jeweils
eine Kolbenstange 4 befestigt ist, die in einem
entsprechenden Hohlraum 5 geführt ist und diesen
stirnseitig verschließt, dessen Innenvolumen ent
sprechend der Bewegung des Scheibenkolbens 3 mehr
oder weniger verkleinert oder vergrößert und hier
durch eine Kompression oder Dilatation des dort
befindlichen Mediums vornimmt. Der Scheibenkol
ben 3 unterteilt den Zylinder in zwei Teilräume 6
unterschiedlicher Größe, deren Abmessungen sich
durch die Bewegung des Scheibenkolbens 3 stän
dig verändert und die über jeweils mindestens
einen Kanal 7 mit dem Außenraum des Zylinders 1
in Verbindung stehen.
Die beiden Hohlräume 5 weisen eine mit einem
Rückschlagventil 8 ausgestattete Verbindung 9
zu dem mit dem zu fördernden Medium gefüllten
Behältnis 10 auf, so daß bei entsprechendem Un
terdruck in den Hohlräumen 5 unter Betätigung
der Rückschlagventile 8 das entsprechende Medium
in die Hohlräume 5 gesaugt wird. Gleichzeitig ste
hen sie mit einem, ebenfalls mit einem Rückschlag
ventil 8 ausgestatteten Auslaß 11 in Verbindung,
durch den bei Überdruck das Medium die Hohlräume 5
verlassen und über den Auslaß 11 dem Ausgang 12
der Pumpe zugeführt werden kann, wobei auf Grund
des symmetrischen Aufbaues des Zylinders 1 zwei
Auslässe 11 vorhanden sind, die ein und demselben
Ausgang 12 zugeleitet werden. Bei einem Über
druck des in den Hohlräumen 5 sich befindenden
Mediums bleibt das in der Verbindung 9 ange
ordnete Rückschlagventil 8 geschlossen und das
im Auslaß 11 jedoch geöffnet, so daß ein Strö
men zum Ausgang 12 hin möglich wird. Umgekehrt
wird bei einem Unterdruck im Hohlraum 5 das
im Auslaß 11 angeordnete Rückschlagventil 8 ge
schlossen und über die Verbindung 9 unter Öffnen
des dortigen Ventiles das zu fördernde Medium
angesaugt.
Der Zylinder 1 wird über eine Steuereinheit 2 be
tätigt, die im wesentlichen besteht aus zwei Mag
netventilen 13, einer zugehörigen Einstelleinheit
14 sowie einen Anschluß 15 für das Druckmedium. Die
Einstelleinheit 14 gibt Steuerimpulse an die Mag
netventile 13 ab und öffnet jeweils einen der bei
den, um so das über den Anschluß 15 zugeleitete
Druckmedium nach außen hin weiterzugeben und
gleichzeitig das andere Magnetventil 13 druckfrei
bleiben kann. Ferner erlaubt die Einstelleinheit
14 eine Bestimmung der Schaltfrequenzen, mit
denen zwischen den Magnetventilen 13 umgeschal
tet wird.
Die funktionsfähige Pumpe gemäß der Erfindung er
hält man dadurch, daß die beiden Magnetventile 13
jeweils mit einem Kanal 7 der Teilräume 6 verbun
den werden, so daß das über den Anschluß 15 der
Steuereinheit zugeführte Druckmedium abwechselnd
in einen der beiden Teilräume gegeben wird, wo
durch der andere Teilraum über den entsprechenden
Kanal 7 unter Öffnung des zugehörigen Magnet
ventiles entlüftet wird. Dadurch bewegt sich der
Scheibenkolben 3 innerhalb des Zylinders 1 und
führt gleichzeitig die Kolbenstange 4 mit sich,
so daß sich einer der Hohlräume 5 verkleinert und
der gegenüberliegende vergrößert. Das im erste
ren befindliche, zu fördernde Medium erfährt hier
durch eine Kompression und wird über den Auslaß 11
dem Ausgang 12 zugeführt, wo hingegen gleichzeitig
der gegenüberliegende Hohlraum durch dessen Ver
größerung einen Unterdruck ausbildet und über die
Verbindung 9 zu förderndes Medium ansaugt. Durch
die Steuereinheit 2 wird nach einer gewissen,
einstellbaren Zeit der Bewegungsvorgang umgekehrt,
so daß dem Ausgang 12 durch den anderen Auslaß 11
ebenfalls zu förderndes Medium bestimmten Druckes
zugeführt wird. Als Resultat erhält man am Ausgang
das geförderte Medium, dessen Druck im Takte des
Scheibenkolbens 3 pulsiert. Falls erforderlich
und gewünscht können entsprechende Maßnahmen zur
Glättung der ausgangsseitigen Druckverhältnisse
vorgenommen werden.
Durch entsprechendes Betätigen der Einstellein
heit 14 läßt sich die Frequenz des Scheibenkol
bens 3 in gewünschter Weise beeinflussen und hier
durch die pro Zeiteinheit durch die Pumpe geför
derte Menge, also die Förderleistung, einstellen
und regulieren. Daneben kann der am Ausgang herr
schende Druck des zu fördernden Mediums dadurch
verändert werden, daß das am Anschluß 15 ein
strömende Druckmedium seinerseits in seinem
Druck verändert wird.
Claims (6)
1. Pumpe mit einstellbarer Förderleistung, bei
der in einem Zylinder ein Scheibenkolben hin- und
herbewegbar angeordnet ist, an dessen Seitenflä
chen eine Kolbenstange befestigt ist, welche au
ßenendig in einem nach außen zu sich anschlie
ßenden Hohlraum geführt ist und jeder Teilraum
des Zylinders über Kanäle mit dem Außenraum in
Verbindung steht, dadurch gekenn
zeichnet, daß jeder Hohlraum 5 über ein
Rückschlagventil 8 mit einem Behältnis 10 des zu
fördernden Mediums sowie einem ebenfalls ein Rück
schlagventil aufweisenden Auslaß 11 in Verbindung
steht und beide Auslässe gemeinsam dem Ausgang 12
der Pumpe zugeführt sind, sowie einer Steuerein
heit 2, die abwechselnd und mit einstellbarer
Frequenz die Kanäle 7 jedes Teilraumes 6 des
Zylinders 1 mit einem Druckmedium beaufschlagt.
2. Pumpe nach Anspruch 1, gekennzeich
net durch einen einstellbaren Druck
des Druckmediums.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das zu för
dernde Medium eine Flüssigkeit und/oder das
Druckmedium Druckluft ist.
4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit 2 aus zwei, mit den Kanälen 7
jedes Teilraumes 6 verknüpften Magnetventilen 13,
einem Anschluß 15 für das Druckmedium und zugehö
riger Einstelleinheit 14 besteht.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß
die Pumpe mehrere, durch dieselbe Steuereinheit 2
beaufschlagte Zylinder 1 aufweist.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß
die einzelnen Zylinder 1 zyklisch angesteuert wer
den.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863607477 DE3607477A1 (de) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | Pumpe mit einstellbarer foerderleistung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863607477 DE3607477A1 (de) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | Pumpe mit einstellbarer foerderleistung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3607477A1 true DE3607477A1 (de) | 1987-09-10 |
Family
ID=6295722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863607477 Withdrawn DE3607477A1 (de) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | Pumpe mit einstellbarer foerderleistung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3607477A1 (de) |
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-
1986
- 1986-03-07 DE DE19863607477 patent/DE3607477A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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8101 | Request for examination as to novelty | ||
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8130 | Withdrawal |