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Nahtloser Federungskörper mit ringförmig in sich geschlossenen Falten,
insbesondere für Nembranpumpen Nahtlose metallische Faltenbälge mit tiefen ringförmigen
Falten, welche in axialer Richtung große Beweglichkeit besitzen, sind in verschiedenen
Ausführungen bekannt. Sie werden unter anderem auch zum Bau von kolbenlosen Pumpen
zum Fördern von flüssigem Brennstoff oder Gasen, insbesondere für Flugzeuge, verwendet.
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Zum Fördern größerer Luft- oder Gasmengen sind solche nahtlosen Faltenbälge
weniger geeignet, da die zu einer weitgehenden Elastizität erforderlichen tiefen
Falten für Membranpumpen einen in bezug auf die Füllung relativ großen schädlichen
Raum bilden, so daß nur ein mäßiger Wirkungsgrad erreichbar ist.
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Man hat sich nun dadurch geholfen, indem man zusammengelötete Membranen
verwendete, die sich vollständig flach, zusammendrücken lassen. Diese haben naturgemäß
infolge der vielen Lötstellen erhebliche Nachteile und nur geringe Verwendungsmöglichkeit.
Auch besitzen sie nur kurze Lebensdauer.
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Durch vorliegende Erfindung soll nun ein nahtloser metallischer Faltenbalg
geschaffen werden, der diesen .schädlichen Raum vollständig beseitigt.
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Der Gegenstand der Erfindung besteht darin, daß in den Falten der
Bälge Einlagen aus festen öder elastischen Stoffen, wie z. B. Gummi o. dgl., angeordnet
sind, deren Querschnitt der Faltenform derart angepaßt ist, daß die Einlagen beim
Zusammenpressen des Faltenbalges den zwischen den Falten sich bildenden 'Hohlraum
vollständig ausfüllen und das darin befindliche Medium verdrängen. An Stelle der
in die Faltenbälge eingelegten festen oder elastischen Körper können bei Pumpen-
ebenfalls Flüssigkeiten, die keine Emulsion bilden, wie z. B. Glycerin, zur Verwendung
kommen. Eine weitere Verminderung des schädlichen Raumes kann noch durch einen besonderen
Inneneinsatz, der bei Verwendung des Balges als Pumpe zur gleichmäßigen Förderung
der Luft herangezogen werden kann, erfolgen.
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Derartige Federungskörper lassen sich in verschiedenster Weise verwenden.
Die neue Form eignet sich insbesondere für Pumpen zur Erzeugung ölfreier Preßluft
oder für sonstige Gas- und Flüssigkeitspumpen, wobei mit einem Faltenbalg durch
Ausnutzung seiner Innen,- und Außenseite in zwei getrennte Stufen das Medium komprimiert
werden kann. Um schädlichen Raum zu vermeiden, sind hierbei die Ventile am besten
an den Stirnseiten der Federungskörper angeordnet. Zusatzfedern für den Rücklauf,
entsprechende Kühlvorrichtung und sonstige Einrichtungen vervollständigen diese
Pumpen.
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Der Erfindungsgegenstand ist in beiliegender Zeichnung in mehreren
beispielsweisen Ausführungsformen veranschaulicht, und zwar zeigen Abb. i bis 6
Längsschnitte durch verschieden ausgebildete Federungskörper in
ausgezogenem
und zusammengedrücktem Zustande, Abb.7 eine schematische Gesamtdarstellung einer
Pumpe, Abb.8 einen Längsschnitt durch eine einfache Pumpe, Abb.9 einen Längsschnitt
durch eine zweistufige Pumpe.
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Mit a sind die vornehmlich nahtlosen Federungskörper bezeichnet,-
die sich komprimieren oder ausdehnen lassen. Der hierbei auftretende schädliche
Raum innerhalb der Falten wird nun durch Einlagen vollständig ausgefüllt. Gemäß
Abb. i und 2 bestehen diese Einlagen aus Ringen b1, die beispielsweise aus Gummi
bestehen und entweder runden oder tropfenförmigen Querschnitt besitzen können. .
An Stelle dieser einheitlichen Ringe lassen sich -ebenfalls, wie Abb.2 und 3 zeigen,
gespreizte bzw. lippenförmig profilierte Ringe b2 im Innern der Federkörper a anordnen.
Bei Verwendung dieser Ringe b2 erzielt man noch den weiteren Vorteil, da.ß die Ringe
bei Überdruck fest gegen die Wandung der einzelnen Falten gepreßt werden, so daß
Undichtigkeiten, die bei Dauerbewegungen zuerst an den schwächsten Stellen des Faltenbalges
auftreten, d. h. am äußersten Durchmesser, selbsttätig behoben werden. In dem Faltenbalg
der Abb. 5 und 6 sind außen Ringe b3 und teilweise Innenringe bi vorgesehen. Neben
diesen Einlagen können selbstverständlich auch andere Ringformen und Kombinationen
von Einlagen gewählt werden.
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Die Wirkungsweise dieser Einlagen gestaltet sich wie folgt: Wird der
Federkörper a zusammengedrückt, so füllen die elastischen Einlagen bi, b?, bs die
Hohlräume c zwischen den Falten vollständig aus und verdrängen das darin befindliche
Medium. Wird der Federkörper gedehnt, so findet eine Ansaugung in dem Hohlraum c.
statt. Jede einzelne Falte übt demnach eine Pumpwirkung aus, die den Gesamtwirkungsgrad
der Pumpe wesentlich erhöht. Gleichzeitig verringert sich der schädliche Raum auf
ein Mindestmaß. Die Verwendung derartiger Federungskörper a für Pumpen veranschaulichen
die Abb.7 bis 9. Die Betätigung der Körper a kann hierbei durch die verschiedensten
Kraftquellen, z. B. einen Motor d, unter Zwischenschaltung bekannter Bewegungsgestängee,
z. B. Kurbel, Exzenter, Nocken, Daumenscheiben usw., bewirkt werden. Ebenso kann
man die Anordnung der Zylinder in Sternform oder Reihen nebeneinander in bekannter
Art vorsehen.
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Um die dauernde Elastizität des metallischen dünnwandigen Federungsbalges
zu ver= längern und den Rücklauf nach der Komprimierung zu beschleunigen, kann eine
Zusatzfeder beliebiger Art von runder oder kantiger Form aus Stahl o. dgl., hochkantig
oder. flachkantig, im Innern oder von außen angeordnet werden, derart, daß die Körper
dauernd mittels Nocken zusammengepreßt werden und dann, durch die Zusatzfeder betätigt,
schneller zurückgehen, damit der Rücklauf beschleunigt und eine höhere Tourenzahl
der Pumpe ermöglicht wird.
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Bei höherer Komprimierung (über 2 oder 3; Atm.) kann der Körper mit
Flüssigkeit oder Gas gekühlt werden und das Kühlmedium durch die Knickstellung in
Bewegung gebracht werden, so daß eine gleichmäßige Ableitung der erzeugten Wärme
durch die bewegte Flüssigkeit stattfindet und eine schädliche Überhitzung- des Materials
an den Biegungsstellen nicht eintreten kann.
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Die Pumpen lassen sich in beliebiger Stufenzahl, so z. B. einstufig
(Abb. 8) oder zweistufig (Abb.9), ausbilden.
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Die Ventile f, die je nach Drehzahl und Hub oder sonstigen Verhältnissen
der Pumpe, z. B. als Plattenteller, Kugelventile o. dgl., ausgebildet sind, sind
nach Möglichkeit an den Stirnplatten g, und zwar im Innern des Balges, anzuordnen;
um den schädlichen Raum weiter zu verringern.
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Zur weiteren Verminderung-des schädlichen Raumes ist im Innern der
Federungskörper a ein gesonderter Einsatz lt eingebaut. Bei Pumpen nutzt man. diesen
Einsatz lt am besten als windkesselartigen Hilfsraum zur gleichmäßigen Förderung
der Luft (Luftpolster) aus, wobei selbstverständlich geeignete Ventilei an der Stirnwand
des Einsatzes vorzusehen sind. -An Stelle dieses Festkörpers kann auch Flüssigkeit
eingegeben würden, die den schädlichen Raum auf ein Mindestmaß herunterdrückt und
somit durch das obere Flüssigkeitsniveau den Hubraum begrenzt.
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In Abb.9 ist der Federkörper noch von einem Mantel k umgeben, um zwischen
diesein und dem Federkörper eine weitere Druckstufe zu erzielen, so kann z. B. die
äußere Druckstufe L als Niederdruckteil und die innere Druckstufe m als Hochdruckteil
dienen. Der Faltenbalg betätigt hierbei gleichzeitig beide Druckstufen. Hierbei
kann zur Ausfüllung schädlichen Raumes sowohl im Innen- wie im Außenraum ein Flüssigkeitsquantum
im oder außerhalb des Zugbalges belassen werden.
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An Stelle der in die Faltenbalge eingelegten elastischen Körper können
bei Pumpen ebenfalls Flüssigkeiten, die keine - Emulsion bilden, wie z. B. Glycerin,
zur Verwendung kommen.
Weitere Ausführungsformen von Pumpen sind
in den Abb. i o bis 12 dargestellt. Hier übernimmt der Faltenbalg selbst die Steuerung
der Einströmöffnung an Stelle eines besonderen Saugventils. Zu diesem Zweck ist
in den Faltenbalg a ein Einsatz o eingefügt, der an der Innenseite als abgestumpfter
Kegel p ausgebildet ist und gleichzeitig mit dem Triebwerkgestänge g verbunden ist.
Zwischen diesem Faltenbalg und dem den Ventilbalg a1 umgebenden Gehäuse r befinden
sich die Eintrittsöffnungen s, die, wie Abb. i i zeigt, von dem Einsatz o gesteuert
werden. Mit t sind Führungsbolzen bezeichnet, wobei mit Muttern u o. dgl. der Ventilhub
eingestellt werden kann. Das Druckventilv liegt in der Pumpenachse, ebenso die Ventileinstellung
tv. Bei dieser Anordnung wird der bei x sich bildende schädliche Raum völlig beseitigt.
Die Anordnung der Saug- und Druckventile in einer Achse, und zwar vornehmlich in
der Pumpenachse, bedeutet eine Vereinfachung der Konstruktion und trägt gleichzeitig
zur Verringerung des schädlichen Raumes bei.
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Der Einsatz p der Abb. io und i i kann nach Abb. i2 ebenfalls aus
einem Faltenbalg gemäß der Erfindung bestehen. Ebenso lassen sich sonstige zur Verringerung
des schädlichen Raumes dienende Einsätze als Faltenbälge ausbilden. Wie Abb. 12
zeigt, kann hierbei der nützliche Hub nahezu verdoppelt werden; auch wird umgekehrt
bei gleichbleibender Leistung, wie beim einfachen Balg, die Beanspruchung der Einzelbälge
herabgesetzt, so daß eine vielfache Lebensdauer der Bälge gewährleistet ist.
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In Abb. 12 bedeuten y Anschläge. Der Einsatz o1 ist als Faltenbalg
ausgebildet, der eine Stirnplatte, welche' dem Kegel p der Abb. io und i i entspricht,
aufweist.
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An Stelle von Metall kann auch anderes Material für die Federungskörper
verwendet werden. Als elastisches Material eignet sich z. B. Gummi mit Stahlblecheinlagen
oder eingelegten Stahlfedern, Leder o. dgl. Die aus Gummi oder anderen kolloiden
Stoffen, vornehmlich durch Guß hergestellten Faltenbälge haben noch den Vorteil,
daß die Faltenbugstellen dicker in der Wand gehalten werden können und die übrigen
Teile gleichmäßige Stärke aufweisen.