DE3644929A1 - Elektromagnetisch angetriebene pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch angetrie­ bene Pumpe für flüssige und gasförmige Medien, wobei ein kreisringförmiges Rohr mit wenigstens einem 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 gegenüberliegend 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 daß am Außenumfang des Rohres ein Auslaß und gegenüberliegend am Innenumfang des Rohres ein Einlaß für das zu pumpende Medium vorgesehen sind.

Auf diese Weise gelangt man zu einer elektromagnetisch angetriebenen Pumpe, die mit wenig Platz auskommt und ei­ nen hohen Wirkungskgrad aufweist. Diese Pumpe funktio­ niert bereits mit wenigstens einem Kolben. Eine Abdich­ tung zwischen Einlauf und Auslauf ist bei dieser Pumpe nicht erforderlich. Sie nutzt die Fliehkräfte aus. Der umlaufende Kolben schiebt das zu pumpende Medium vor sich her, so daß der äußere Bereich des innerhalb des Rohres strömenden Ringes des zu pumpenden Mediums in den Auslaß gelangt. Dadurch entsteht in diesem Bereich ein Unter­ druck, aufgrund dessen durch den Einlaß weiteres Medium in das Rohr gezogen wird.

Diese Pumpe bietet den Vorteil, daß sie gänzlich ohne Stopkraft und ohne Stop des Kolbens auskommt.

Des weiteren empfiehlt es sich, nur einen einzigen Kolben vorzusehen. - Auch diese Maßnahme führt zu einer weiteren Vereinfachung der Pumpe bei gleichzeitig erhöhter Be­ triebssicherheit.

Zweckmäßig fällt die Mittelachse des Auslaßrohres etwa mit der Resultierenden aus der Fliehkraft und der Strö­ mungsrichtung zusammen. Somit gelangt man zu einer Pumpe, bei der die Reibungsverluste beim Übergang des zu pumpen­ den Mediums aus der Pumpe nach außen hin möglichst gering sind.

In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß der Einlaß dem Auslaß ge­ genüberliegend so gekrümmt ist, daß die Richtung des ein­ strömenden Mediums und die Richtung des im Rohr strömen­ den Mediums einen spitzen Winkel einschließen. - Dabei ist der Winkel so gewählt, daß das durch den Einlaß ein­ strömende Medium für das durch den Auslaß austretende Me­ dium eine Führung zu dem Auslaßkanal hin darstellt.

Zum Betrieb der Pumpe kommt Gleichspannung oder Wechsel­ spannung in Frage. Bei Verwendung von Wechselspannung ist darauf zu achten, daß während des Durchganges des Kolbens durch die Spule die Kurve der Wechselspannung nicht durch Null läuft, um eine Richtungsumkehr der magnetischen Kraft zu verhindern. Die einzelnen Magnetspulen haben zweckmäßigerweise eine Leistung von 80 Watt.

Das Hauptanwendungsgebiet dieser Pumpe liegt bei der Verwendung in Kühlschränken. Dabei ist es möglich, wegen des geringeren Raumbedarfes der Pumpe das Fassungsvermö­ gen des Kühlschrankes um ein Volumen von etwa 10 l ohne zusätzlichen Aufwand zu vergrößern.

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 und

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

Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Pumpe besteht aus einem kreisringförmigen Rohr 1 aus einem nichtmagne­ tischen Material, wie beispielsweise Keramik, Kunststoff, Kupfer, Messing oder dgl. Das Rohr 1 besteht aus den bei­ den Rohrhälften 2 und 3, die an den beiden Verbindungs­ stellen 4 und 5 mittels Dichtungen 6 und 7 gegeneinander abgedichtet sind. An der Rohrhälfte 3 ist ein nach außen führender Auslaßstutzen 8 und ein von innen her zu dem Rohr 1 führender Einlaßstutzen 9 vorgesehen. Die Mittel­ achse 10 des Auslaßrohres 8 fällt in etwa mit der in der Zeichnung nicht näher dargestellten Resultierenden aus der ebenfalls in der Zeichnung nicht näher veranschau­ lichten Fliehkraft und der Strömungsrichtung 11 in Rohr­ richtung zusammen. Damit werden unnötige Reibungsverluste zwischen dem zu pumpenden Medium und dem Auslaßstutzen 8 vermieden.

Dem Auslaßstutzen 8 gegenüberliegend ist der Einlaßstut­ zen 9 so gekrümmt, daß die Richtung 12 des einströmenden Mediums und die Richtung 11 des im Rohr 1 strömenden Me­ diums einen spitzen Winkel einschließen. Dadurch ist ge­ währleistet, daß das durch den Einlaßstutzen 9 strömende Medium für das durch den Auslaßstutzen 8 austretende Me­ dium eine Führung zu dem Auslaßstutzen 8 hin darstellt.

Auf dem Rohr 1 sind 15 Magnetspulen 13 bis 27 gleichmäßig verteilt, die mittels einer Steuereinrichtung 37, die auch in diesem Ausführungsbeispiel als Thyristorsteuerung ausgebildet ist, zeitlich nacheinander an Spannung gelegt werden.

Das Rohr 1 und die Magnetspulen 13 bis 27 sind von einem Kühlkörper 28 umgeben, der aus einem oberen Teil 29 und einem unteren Teil 30 besteht, wobei diese beiden Teile 29 und 30 durch eine Teilungsebene 31 voneinander ge­ trennt sind. Der untere Teil 30 hat eine Fußfläche 32, während der obere Teil 29 eine Kopffläche 33 aufweist. Diese beiden Flächen 32 und 33 sind so ausgebildet, daß mehrere Kühlkörper 28 und somit mehrere Pumpen übereinan­ der gestapelt werden können. Der Kühlkörper 28 hat mehre­ re Kühlrippen 34.

Beim Betrieb der Pumpe läuft der einzige Kolben 35 mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der die einzelnen Mag­ netspulen 13 bis 27 an Spannung gelegt werden, im Inneren des Rohres 1 um. Dabei schiebt der Kolben 35 das in Lauf­ richtung vor ihm befindliche zu pumpende Medium in Rich­ tung der Pfeile 11 durch den Auslaßstutzen 8 in Richtung des Pfeiles 36 nach außen. Gleichzeitig wird weiteres zu pumpendes Medium durch den Einlaßstutzen 9 in Richtung des Pfeiles 12 in das Innere des Rohres 1 hineingesaugt und bildet am Eingang des Einlaßstutzens 9 in das Rohr 1 eine Führung für das durch den Auslaßstutzen 8 austreten­ de Medium.

Claims (5)

1. Elektromagnetisch angetriebene Pumpe für flüssige und gasförmige Medien, wobei ein kreisringförmiges Rohr mit wenigstens einem 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 Steu­ ereinheit vorgesehen ist, mit der die einzelnen Mag­ netspulen zeitlich nacheinander an Spannung zu legen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) aus einem nicht magnetisierbaren Ma­ terial besteht und daß am Außenumfang des Rohres (1) ein Auslaß (8) und gegenüberliegend am Innenumfang des Rohres (1) ein Einlaß (9) für das zu pumpende Medium vorgesehen sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein einziger Kolben (35) vorgesehen ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse (10) des Auslaßrohres (8) etwa mit der Resultierenden aus der Fliehkraft und der Strö­ mungsrichtung (11) zusammenfällt.

4. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß dem Auslaß gegenüberliegend so gekrümmt ist, daß die Rich­ tung (10) des einströmenden Mediums und die Richtung (11) des im Rohr (1) strömenden Mediums einen spitzen Winkel einschließen.

5. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Einlaß (9) einströmende Medium durch das durch den Auslaß (8) austretende Medium eine Führung zu dem Aus­ laßrohr (8) hin darstellt.