DE3607976C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch angetriebe­ ne Pumpe für flüssige und gasförmige Medien, wobei ein kreisringförmiges Rohr mit wenigstens zwei im Innern des Rohres in Rohrrichtung verschieblich angeordneten und dicht geführten Kolben aus magnetisierbarem Material vorgesehen ist, das Rohr einen Einlaß und einen Auslaß hat und auf dem Rohr eine Vielzahl von Magnetspulen gleichmäßig verteilt angeordnet ist sowie eine elektri­ sche Steuereinheit vorgesehen ist, mit der die einzelnen Magnetspulen zeitlich nacheinander an Spannung zu legen sind.

Bei einer aus der DE-OS 29 30 694 bekannten Pumpe ist im Inneren eines Gehäuses ein torusförmiger Verdrängungsraum ausgebildet. Von der einen Gehäuseseite dringt in dem Verdrängungsraum eine Saugbohrung ein, während diametral gegenüberliegen eine Druckbohrung den torusförmigen Ver­ drängungsraum verläßt. In diesem Verdrängungsraum sind zwei Kolben mit kreisförmigem Querschnitt dicht gleitend geführt. Um den Verdrängungsraum herum sind in etwa gleichmäßigen Abständen mehrere Elektromagnete angeord­ net. Wenn diese durch hochfrequenten Strom oder Gleich­ strom entsprechend erregt werden, werden die Kolben durch den Verdrängunsraum bewegt.

Diese Pumpe arbeitet so, daß der eine Kolben magnetisch festgehalten wird, während der andere Kolben durch den Verdrängungsraum geführt wird. Das bedeutet, daß diese Pumpe zum magnetischen Halten des einen Kolbens mehr elektrische Energie als für den Umlauf des anderen Kol­ bens benötigt, so daß diese Pumpe einen entsprechend ge­ ringen Wirkungsgrad aufweist.

In der US-PS 13 07 210 ist eine Pumpe beschrieben, bei der in einem kreisringförmigen Rohr mehrere Kolben ange­ ordnet sind, die durch einen mit elektrisch betriebenen Magneten bzw. Magnetschuhen bestückten dreiarmigen Rotor bewegt werden. Das kreisringförmige Rohr hat einen Einlaß und einen Auslaß, wobei außen zwischen Einlaß und Auslaß ein Dauermagnet vorgesehen ist, der beim Durchgang der einzelnen Kolben zwischen dem Einlaß und dem Auslaß die Kolben kurzzeitig abbremst. Auch hierfür gilt, daß eine beträchtliche elektrische Energie aufgewendet werden muß, um mittels des Dauermagneten den Bremsvorgang der Kolben durchführen zu können. Somit hat auch diese Pumpe einen entsprechend geringen Wirkungsgrad.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der einleitend genannten Art zu schaffen, die vergleichsweise wenig Platz in Anspruch nimmt und einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohr aus einem nichtmagnetisierbaren Material besteht und zwischen dem Einlaß und dem Auslaß einen Anschlag für den Kolben aufweist und zwischen der ersten Magnetspule und der letzten Magnetspule auf dem Rohr zwischen Einlaß und Auslaß ein Raum von etwa der Breite einer Magnetspule nicht von einer Magnetspule besetzt ist und daß der Kol­ ben einen federbelasteten Keil aufweist, der in den An­ schlag eingreift und der bei Erregung der ersten Magnet­ spule den Anschlag freigibt.

Auf diese Weise gelangt man zu einer elektromagnetisch angetriebenen Pumpe, die mit wenig Platz auskommt und ei­ nen hohen Wirkungskgrad aufweist. Dadurch, daß das Rohr aus einem nichtmagnetisierbaren Material besteht, ist ge­ währleistet, daß die magnetisierten Kolben und das eben­ falls magnetisierte Rohr sich nicht gegenseitig beein­ flussen. Die Anordnung eines Anschlages zwischen dem Ein­ laß und dem Auslaß führt dazu, daß gegen diesen Anschlag der beim Betrieb der Pumpe in Ruhe befindliche Kolben an­ liegt, so daß seine Position in der Pumpe genau fixiert ist. Das bedeutet gleichzeitig, daß zum Festhalten des in Ruhe befindlichen Kolbens elektrische Energie nicht aufgewendet werden muß. Beim magnetischen Durchfluten des Kolbens wird der Keil gegen die Federkraft angezogen, so daß der Keil gegenüber dem Kolben nicht vorsteht, wodurch der Anschlag freigegeben wird und der Kolben seinen Um­ lauf beginnen kann.

Hinzu kommt, daß der umlaufende Kolben nach Abdichten des Auslasses zwischen sich und dem noch festliegenden ande­ ren Kolben einen Raum mit erhöhtem Druck schafft, so daß auf den noch festliegenden Kolben im Zeitpunkt seines Startes eine entsprechende mechanische Druckkraft ausge­ übt wird, die zusätzlich zu der auf ihn wirkenden magne­ tischen Kraft seine Beschleunigung verursacht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Rohr aus Keramik bestehen. Es ist jedoch auch möglich, das Rohr aus Kunststoff, Kupfer, Messing oder dgl. auszubilden. Diese Materialien sind nicht magnetisch und verschleiß­ fest.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das Rohr mit einem Einlaßstutzen und einem Auslaß­ stutzen verbunden ist, die einen der Länge von zwei Magnetspulen entsprechenden Abstand voneinander haben.

Hierdurch ist gewährleistet, daß der Kolben innerhalb des Rohres zwischen dem Einlaßstutzen und dem Auslaßstutzen Platz hat und hier einen Strömungskurzschluß zwischen dem Einlaßstutzen und dem Auslaßstutzen verhindert.

Das Rohr kann aus zwei Hälften zusammengesetzt sein, die mittels einer Dichtungsmasse gegeneinander abgedichtet sind. - Die Zweiteiligkeit des Rohres genügt für alle er­ forderlichen Montagearbeiten.

Zweckmäßig ist die Steuereinheit als Thyristorsteuerung ausgebildet. Diese Steuerung ist robust und zuverlässig.

Des weiteren kann eine als Ausschnitt ausgebildete Nut vorgesehen und der Keil dem Ausschnitt angepaßt sein. Zweckmäßigerweise sind die Oberfläche des Nutengrundes und/oder die gegenüberliegende Fläche des Keiles mit Oberflächenkanälchen versehen. Dadurch ist sicherge­ stellt, daß beim Pumpen von Flüssigkeiten keine Störungen entstehen, da die Flüssigkeit zwischen dem Nutengrund und der gegenüberliegenden Fläche des Keiles in den Ober­ flächenkanälchen abfließen kann.

Es empfiehlt sich, an den Flanken der Nut dem Querschnitt der Nut entsprechende Kunststoffplatten anzuordnen, damit an diesen Stellen der Verschleiß und die Reibung mög­ lichst gering sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispieles des näheren er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß aus­ gebildete Pumpe längs der Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Kolben zur Verwendung in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Pumpe,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3,

Die Pumpe gemäß dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel besteht aus einem kreisring­ förmigen Rohr 1 aus einem nicht magnetischen Material, wie beispielsweise Keramik, Kunststoff, Kupfer, Messing oder dgl. Das Rohr 1 besteht aus den beiden Rohrhälften 2 und 3, wobei in die Rohrhälfte 3 ein Einlaßstutzen 4 und in die Rohrhälfte 2 ein Auslaßstutzen 5 mündet. Die beiden Rohrhälften 2 und 3 sind an den beiden Verbin­ dungsstellen 6 und 7 mittels Dichtungen 8 und 9 gegeneinander abgedichtet.

Auf dem Rohr 1 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel dreizehn Magnetspulen 10 bis 22 in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnet, wobei die Magnetspulen auf Spu­ lenkörpern 23 angeordnet und mittels Isolierungen 24 gegen einen Kühlkörper 25 mit Kühlrippen 26 isoliert sind.

Des weiteren ist eine Steuereinheit 27 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Thyristorsteuerung ausgebildet ist. Mit der als Schrittschaltung wirkenden Thyristorsteuerung können die Magnetspulen 10 bis 22 zeitlich nacheinander an Spannung gelegt werden.

Die keilförmigen Zwischenräume 28 zwischen den einzelnen Magnetspulen 10 bis 22 sind mit einem elektrisch isolie­ renden Kunststoff ausgefüllt bzw. ausgegossen.

Im Inneren 29 des Rohres 1 sind zwei Kolben 30 und 31 angeordnet, die aus einem magnetisierbaren Material, ins­ besondere Weicheisen bestehen und als Vollkörper ausge­ bildet sind. Jeder der beiden Kolben 30 und 31 weist eine Nut 32 mit einem mit einer Feder 33 belasteten Keil 34 auf. An den Seiten der Nut sind Kunststoffplatten 35 und 36 vorgesehen, durch die die Reibung und der Verschleiß möglichst gering gehalten werden können. Die Oberfläche des Nutengrundes ist mit in der Zeichnung nicht darge­ stellten Oberflächenkanälchen versehen, damit hier be­ findliche Flüssigkeit abfließen kann und hier nicht zu Störungen führt.

Der Kühlkörper 25 besteht aus einem oberen Teil 37 und einem unteren Teil 38, wobei diese beiden Teile 37 und 38 durch eine Teilungsebene 39 voneinander getrennt sind. Der untere Teil 38 hat eine Fußfläche 40, während der obere Teil 37 eine Kopffläche 41 aufweist. Diese beiden Flächen 40 und 41 sind so ausgebildet, daß mehrere Kühl­ körper 25 und somit mehrere Pumpen übereinander gestapelt werden können.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Trenn­ stelle 7 zwischen den beiden Ringhälften ein Anschlag 42 vorgesehen, gegen den der Keil 34 des Kolbens 30 anliegt, wenn er nicht magnetisch durchflutet ist.

Beim Betrieb der Pumpe befindet sich zunächst der Kolben 30 in der in Fig. 1 dargestellten Lage zwischen dem Ein­ laßstutzen 4 und dem Auslaßstutzen 5, während der andere Kolben 31 sich in Richtung des Pfeiles 43 durch das Innere 29 des Rohres 1 bewegt. Bei dieser Bewegung wird das zu pumpende Medium in Richtung der Pfeile 44, 45 und 43 durch den Einlaßstutzen 4 in das Innere 39 des Rohres 1 gesaugt, während gleichzeitig das in Drehrichtung vor dem Kolben 31 befindliche Medium in Richtung der Pfeile 46, 47 und 48 durch das Innere 29 des Rohres 1 und durch den Auslaßstutzen 5 aus der Pumpe herausgedrückt wird.

Während dieses Umlaufes des Kolbens 31 verharrt der Kolben 30 in seiner in Fig. 1 dargestellten Lage an dem Anschlag 42. Sobald der Kolben 31 seinen Umlauf beendet hat, wird die Magnetspule 10 erregt, wodurch der Keil 34 des Kolbens 30 angezogen wird, so daß der Kolben 30 den Anschlag 42 verlassen und seinen Umlauf durch das Innere 29 des Rohres 1 beginnen kann, während der Kolben 31 in die Lage geht und dort verharrt, die bis dahin der Kolben 30 eingenommen hatte.

Diese Vorgänge wiederholen sich ständig, wenn die Magnet­ spulen 10 bis 22 durch die Thyristorsteuerung 27 nachei­ nander mit elektrischer Spannung beaufschlagt und somit die Kolben 30, 31 erregt werden. Dadurch wird erreicht, daß ein Magnetfeld gleichmäßig um das Rohr 1 umläuft und jeweils abwechselnd einen der beiden Kolben 30 und 31 mit gleicher Umlaufgeschwindigkeit mitnimmt.

Claims (8)

1. Elektromagnetisch angetriebene Pumpe für flüssige und gasförmige Medien, wobei ein kreisringförmiges Rohr mit wenigstens zwei im Innern des Rohres in Rohrrich­ tung verschieblich angeordneten und dicht geführten Kolben aus magnetisierbarem Material vorgesehen ist, das Rohr einen Einlaß und einen Auslaß hat und auf dem Rohr eine Vielzahl von Magnetspulen gleichmäßig ver­ teilt angeordnet ist sowie eine elektrische Steuer­ einheit vorgesehen ist, mit der die einzelnen Magnet­ spulen zeitlich nacheinander an Spannung zu legen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) aus einem nichtmagnetisierbaren Mate­ rial besteht und zwischen dem Einlaß (4) und dem Aus­ laß (5) einen Anschlag (42) für den Kolben (30, 31) aufweist und zwischen der ersten Magnetspule (10) und der letzten Magnetspule (22) auf dem Rohr (1) zwi­ schen Einlaß (4) und Auslaß (5) ein Raum von etwa der Breite einer Magnetspule nicht von einer Magnetspule besetzt ist und daß der Kolben (30, 31) einen federbe­ lasteten Keil (34) aufweist, der in den Anschlag (42) eingreift und der bei Erregung der ersten Magnetspule (10) den Anschlag (42) freigibt.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) aus Keramik, Kunststoff, Kupfer, Messing oder dgl. besteht.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) mit einem Einlaßstutzen (4) und einem Auslaßstutzen (5) verbunden ist, die einen der Länge von zwei Magnetspulen entsprechenden Abstand vonei­ nander haben.

4. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) aus zwei Hälften (2, 3) zusammengesetzt ist, die mittels einer Dichtungsmasse (8, 9) gegeneinander abgedichtet sind.

5. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (27) als Thyristorsteuerung ausgebildet ist.

6. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine als Aus­ schnitt ausgebildete Nut (32) vorgesehen und der Keil (34) dem Ausschnitt angepaßt ist.

7. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Nutengrundes und/oder die gegenüberliegende Fläche des Keiles mit Oberflächenkanälchen versehen sind.

8. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Flanken der Nut (32) dem Querschnitt der Nut entsprechende Kunststoffplatten (35, 36) angeordnet sind.