DE69937809T2 - Vorrichtung bestehend aus der kombination einer kammer mit einem kolben - Google Patents

Vorrichtung bestehend aus der kombination einer kammer mit einem kolben Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die eine Kombination einer Kammer und eines in der Kammer angeordneten Kolbens aufweist, wobei die Kammer und der Kolben in einer vorbestimmten Bewegungsrichtung zwischen einer ersten und einer zweiten Position relativ bewegbar sind. Solche Kombinationen können in jeder Vorrichtung benutzt werden, wo eine Kombination einer Kammer und eines Kolbens erforderlich ist. Beispiele dieser Vorrichtungen sind jede Art von Kolbenpumpen, insbesondere manuell betätigte Kolbenpumpen, Aktuatoren, Stoßdämpfer, Motoren etc.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Ein Problem mit existierenden manuell betätigten Kolbenpumpen ist, dass die Arme oder das Bein oder die Beine des Benutzers der Pumpe direkt belastet werden. Die Kraft, die zum Betätigen der Pumpe aufgebracht werden muss, nimmt mit jedem Hub zu, wenn der Druck eines gasförmigen und/oder flüssigen Mediums innerhalb eines geschlossenen Körpers, zum Beispiel innerhalb eines Reifens, erhöht werden soll. Die Kraft bleibt die gleiche, wenn das Medium eine nicht-komprimierbare Flüssigkeit ist, wie z. B. Wasser in Wasserpumpen. Dies gibt dem Benutzer ein verfälschtes Gefühl. Beim Konstruktionsprozess wird häufig die Höhe dieser Kräfte als Kompromiss zwischen dem erwarteten Gewicht und der Anfangskraft der Arme und/oder Beine des Benutzers bestimmt, sowie die erforderliche Zeit zum Aufpumpen des Körpers. Der Durchmessers des Kolbens definiert die Höhe der Kraft, die zum Betreiben der Pumpe aufzubringen ist. Die Pumpzeit ist auch durch die Länge des Zylinders der Pumpe definiert. Dies beschränkt den Gebrauch der Pumpe auf Personen mit einem bestimmten Gewicht.
  • Fahrrad- und Autopumpen sind klare Beispiele. Insbesondere Hochdruckpumpen sind für männliche Benutzer optimiert (konstruktiver Ausgangspunkt: 75 kg Gewicht, 1,75 m groß), trotz der Tatsache, dass Frauen und Teenager die größte Gruppe von Rennradbenutzern darstellen.
  • Wenn Drücke im Bereich von 4 bis 13 bar mittels derselben Pumpe erhalten werden sollen, zum Beispiel einer Hochdruck-Fahrradpumpe, wird die Kombination von niedriger Pumpzeit für großvolumige Niederdruckreifen und niedrige Kräfte für niedervolumige Hochdruckreifen ein Problem, wenn die Pumpe eine hangbetätigte (Boden-)Pumpe ist. Wenn ein Niederdruckreifen mit relativ großem Volumen mit einer Hochdruckpumpe aufgepumpt werden soll, braucht es längere Zeit als erforderlich, und der Benutzer empfindet keinerlei Reaktionskräfte, was dem Benutzer ein verfälschtes Gefühl gibt. Es ist häufig schwierig, den richtigen Reifendruck eines Hochdruckreifens zum Beispiel mit einer Hochdruck-Bodenpumpe zu erlangen, weil häufig nur ein Teil eines letzten Pumphubs erforderlich ist, meistens nicht am Ende des Hubs. Wegen einer zu hohen Betätigungskraft ist es daher schwierig, die Bewegung und den Stopp des Kolbens zu steuern. Zu Beginn der 1980er wurden neue Typen von Fahrrädern und Reifen eingeführt. Diese neuen Fahrräder werden häufig als Transportmittel benutzt. Daher sind in der Patentliteratur Universalkolbenpumpen aufgefunden worden. Diese Pumpen können sowohl Niederdruck- als auch Hochdruckreifen mittels eines vernünftigen Aufwands an Kraft und Zeit aufpumpen. Dies wird durch die gleichzeitige Anwendung mehrerer koaxialer/paralleler Zylinder und Kolben erreicht, die ein- und ausgeschaltet werden können (zum Beispiel DE 195 18 242 A1 , DE 44 39 830 A1 , DE 44 34 508 A1 , PCT/SE96/00158 ). Diese Lösungen sind teuer und empfindlich auf Fehlfunktionen aufgrund der Tatsache, dass Schlüsselteile in den Pumpen mehrere Male enthalten sind.
  • Eine Fahrradbodenpumpe, die von der Außenseite her die Form eines einzelnen Kegelstumpfs mit einem bewegbaren Kolben hat, ist aus der früheren Fahrradliteratur bekannt. Das Ziel ist es offenbar, die Betätigungskraft zu reduzieren, wenn der Kegel auf dem Kopf steht. Es gibt scheinbar keine herkömmlichen Kolben, die sich in einer Kammer mit unterschiedlichen Durchmessern bewegen können, und die richtig und dicht abdichten. Dies ist nicht überraschend, weil es nicht so einfach ist, einen zuverlässigen Kolben dieser Art herzustellen, insbesondere nicht mit dem Stand der Technik zu dieser Zeit, selbst wenn nur großvolumige Niederdruckreifen existiert haben. Für ein Verbraucherprodukt wird eine Leckage kein Problem hervorrufen. Für gegenwärtige Hochdruckpumpen oder jene für professionelle Zwecke ist es entscheidend, dass keine Leckage vorhanden ist. Die Anforderungen an die Kolbenkonstruktion für hohe Drücke und/oder niedrige und/oder hohe Drücke, die keine Leckage hervorrufen, sind unterschiedlich von jenen, die allein mit niederen Drücken zu tun haben.
  • Die US 5,503,188 betrifft einen organisch konstruierten Rohrleitungsströmungs-Stopper in einem aufpumpbaren, undurchlässigen Sack. Dieser Stopper kann nicht mit einem bewegenden Kolben verglichen werden. In einer Pumpe kann das zu komprimierende oder zu bewegende Medium kontinuierlich eine dynamische Last auf den Kolben ausüben, während die Wand der Druckkammer der Pumpe ihren Querschnitt in Bezug auf die Fläche und/oder Form senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens zwischen einem Punkt und einem anderen verändern kann, was spezifische Dichtungsprobleme ergibt. Diese Dichtungsprobleme werden durch die vorliegende Erfindung gelöst.
  • Die GB-A-0 2070 731 offenbart einen Kolben mit starrem Körper und festem Querschnitt. Der Kolben trägt zwei Dichtungsringe mit jeweiligen radialen Schlitzen, die erlauben, dass sich die Ringe verbiegen und sich im Umfang bewegen, in Anpassung an die Bohrung eines Zylinders, in der der Kolben aufgenommen ist.
  • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine zuverlässige und kostengünstige Vorrichtung anzugeben, die eine Kombination einer Kammer und eines Kolbens aufweist, deren Konstruktion an spezifische Anforderungen zur Betätigungskraft hin abgestimmt sein muss. Diese Vorrichtungen können insbesondere Kolbenpumpen sein, aber auch Vorrichtungen wie etwa Aktuatoren, Stoßdämpfer oder Motoren etc. Manuell betätigte Kolbenpumen sollen von der Zielgruppe komfortabel zu benutzen sein, ohne die Pumpzeit zu beeinträchtigen, während Vorrichtungen, die nicht manuell betätigt werden, eine substantielle Reduktion der Aufwendungen und Betriebskosten erlangen sollen, aufgrund einer geringeren Betätigungskraft. Die Erfindung strebt danach, die oben genannten Probleme zu überwinden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Allgemein muss eine neue Konstruktion für eine Kombination einer Kammer und eines Kolbens, zum Beispiel eine Pumpe, sicherstellen, dass die Kraft, die zum Betätigen der Pumpe während des gesamten Pumpvorgangs aufzuwenden ist, niedrig genug ist, sodass sie vom Benutzer als komfortabel empfunden wird, dass die Länge des Hubs geeignet ist, insbesondere für Frauen und Teenager, dass die Pumpzeit nicht verlängert ist und dass die Pumpe ein Minimum von Bauteilen hat, die zuverlässig und angenähert frei von Wartungszeit sind.
  • Erfindungsgemäß werden diese Anforderungen durch die Angaben im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 erfüllt. Durch eine Vorrichtung, die eine Kammer und einen innerhalb der Kammer angeordneten Kolben aufweist und der Kolben relativ zueinander in einer vorbestimmten Bewegungsrichtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, wo der Querschnitt der Kammer in einer zur Bewegungsrichtung orthogonalen Ebene an der ersten Postion größer ist als an der zweiten Position, ist die Querschnittsänderung der Kammer zwischen der ersten Position und der zweiten Position im Wesentlichen kontinuierlich und ist der Querschnitt des Kolbens in einer zur Bewegungsrichtung orthogonalen Ebene so angeordnet, dass sie sich selbst an den Querschnitt der Kammer anpasst.
  • Erfindungsgemäß werden diese Anforderungen durch die Angaben im kennzeichnenden Teil von Anspruch 2 erfüllt. Durch eine Vorrichtung, die eine Kombination einer Kammer und eines innerhalb der Kammer angeordneten Kolbens aufweist, wobei die Kammer und der Kolben relativ zueinander in einer vorbestimmten Bewegungsrichtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar sind, ist der Querschnitt des Kolbens in einer zur Bewegungsrichtung orthogonalen Ebene der ersten Kolbenposition größer als an der zweiten Kolbenposition, wobei die Querschnittsänderung des Kolbens zwischen der ersten Kolbenposition und der zweiten Kolbenposition im Wesentlichen kontinuierlich ist, der Querschnitt der Kammer in einer zur Bewegungsrichtung orthogonalen Ebene an der ersten Position größer ist als an der zweiten Position, wobei die Querschnittsänderung der Kammer zwischen der ersten Position und der zweiten Position im Wesentlichen kontinuierlich ist und der Querschnitt der Kammer so angeordnet ist, dass sie sich selbst an den Querschnitt des Kolbens anpasst.
  • Erfindungsgemäß werden diese Anforderungen durch die Angaben im kennzeichnenden Teil von Anspruch 3 erfüllt. Durch eine Vorrichtung, die eine Kombination einer Kammer und eines innerhalb der Kammer angeordneten Kolbens aufweist, wobei die Kammer und der Kolben in einer vorbestimmten Bewegungsrichtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position relativ bewegbar sind, ist der Querschnitt des Kolbens in einer zur Bewegungsrichtung orthogonalen Ebene einer ersten Kolbenposition größer als in einer zweiten Kolbenposition, wobei die Querschnittsänderung des Kolbens zwischen der ersten Kolbenposition und der zweiten Kolbenposition im Wesentlichen kontinuierlich ist, wobei der Querschnitt der Kammer in einer zur Bewegungsrichtung orthogonalen Ebene an der ersten Position größer ist als an der zweiten Position, wobei die Querschnittsänderung der Kammer zwischen der ersten Position und der zweiten Position im Wesentlichen kontinuierlich und der Querschnitt der Kammer und des Kolbens jeweils so angeordnet ist, dass sie sich selbst an den Querschnitt des Kolbens und der Kammer jeweils anpasst.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Zum guten Verständnis der Erfindung werden nun Ausführungen davon, die nur als Beispiel angegeben sind, im Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Das Folgende ist in den Zeichnungen gezeigt – ein Transversalquerschnitt bedeutet einen Querschnitt orthogonal zur Bewegungsrichtung des Kolbens und/oder der Kammer, während der Längsquerschnitt jener in Richtung der Bewegungsrichtung ist:
  • 1 zeigt ein sogenanntes Kenndiagramm einer einstufigen einzelnen Arbeitskolbenpumpe mit einem Zylinder und einem Kolben mit festem Durchmesser.
  • 2A zeigt ein Kenndiagramm einer Kolbenpumpe der Erfindung, wobei Teil A die Option zeigt, wo sich der Kolben bewegt, während Teil B die Option zeigt, wo sich die Kammer bewegt.
  • 2B zeigt ein Kenndiagramm einer Pumpe gemäß der Erfindung, wo der transversale Querschnitt wieder von einem bestimmten Punkt des Pumpenhubs zunimmt, indem der Druck noch erhöht wird.
  • 3A zeigt einen Längsquerschnitt einer Pumpe mit festen unterschiedlichen Transversalquerschnittsflächen der Druckkammer und eines Kolbens mit sich radial-axial verändernden Dimensionen während des Hubs – die Kolbenanordnung ist am Beginn und am Ende eines Pumpenhubs angeordnet (erste Ausführung).
  • 3B zeigt eine Vergrößerung der Pumpenanordnung von 3A zu Beginn eines Hubs.
  • 3C zeigt eine Vergrößerung der Pumpenanordnung von 3A am Ende eines Hubs.
  • 4A zeigt einen Längsquerschnitt einer Pumpe mit festen unterschiedlichen Transversalquerschnittsflächen der Druckkammer und eines Kolbens mit sich radial/partiell axial verändernden Dimensionen während des Hubs – die Kolbenanordnung ist am Beginn und am Ende des Pumpenhubs gezeigt (zweite Ausführung).
  • 4B zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnung von 4A am Beginn eines Hubs.
  • 4C zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnung von Fig. $A am Ende eines Hubs.
  • 4D zeigt einen Schnitt A-A von 4B.
  • 4E zeigt einen Schnitt B-B von 4C.
  • 4F zeigt eine alternative Lösung für den Lastabschnitt von 4D.
  • 5A zeigt einen Längsquerschnitt einer Pumpe mit festen unterschiedlichen Transversalquerschnittsflächen der Druckkammer und eines Kolbens mit sich radial-axial verändernden Dimensionen während des Hubs – die Kolbenanordnung ist zu Beginn und am ende des Pumpenhubs gezeigt (dritte Ausführung).
  • 5B zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnung von 5A zu Beginn eines Hubs.
  • 5C zeigt die Vergrößerung der Kolbenanordnung von 5A am Ende eines Hubs.
  • 5D zeigt einen Schnitt C-C von 5A.
  • 5E zeigt einen Schnitt D-D von 5A.
  • 5F zeigt die Druckkammer von 5A mit einem Kolbenmittel mit einem Dichtungsmittel, das aus einem Materialkomposit hergestellt ist.
  • 5G zeigt eine Vergrößerung des Kolbenmittels von 5F während eines Hubs.
  • 5H zeigt eine Vergrößerung des Kolbenmittels von 5F am Ende eines Hubs sowohl während es noch unter Druck steht als auch, während es nicht mehr unter Druck steht.
  • 6A zeigt einen Längsquerschnitt einer Pumpe mit festen unterschiedlichen Transversalquerschnittsflächen der Druckkammern und eine vierte Ausführung des Kolbens mit sich radial-axial verändernden Dimensionen während des Hubs – die Kolbenanordnung ist am Beginn und am Ende des Pumpenhubs gezeigt.
  • 6B zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnung von 6A zu beginn eines Hubs.
  • 6C zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnung von 6A am Ende eines Hubs.
  • 6D zeigt die Druckkammer von 6A und eine fünfte Ausführung des Kolbens mit sich radial-axial verändernden Dimensionen während des Hubs – die Kolbenanordnung ist am Beginn und am Ende eines Pumpenhubs gezeigt.
  • 6E zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnung von 6D am Beginn eines Hubs.
  • 6F zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnung von 6D am Ende eines Hubs.
  • 7A zeigt einen Längsquerschnitt einer Pumpe, die einen konkaven Abschnitt der Wand der Druckkammer mit festen Dimensionen aufweist, und eine sechste Ausführung des Kolbens mit sich radial-axial verändernden Dimensionen während des Hubs – die Kolbenanordnung ist am Beginn und am Ende des Pumpenhubs gezeigt.
  • 7B zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnung von 5A zu Beginn eines Hubs.
  • 7C zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnung von 5A am Ende eines Hubs.
  • 7D zeigt einen Schnitt E-E von 7B.
  • 7E zeigt einen Schnitt F-F von 7C.
  • 7F zeigt Beispiele von Transversalquerschnitten, hergestellt durch Fourier-Serien-Expansionen einer Druckkammer, deren transversale Querschnittsfläche abnimmt, während die Umfangsgröße konstant bleibt.
  • 7G zeigt eine Variante der Druckkammer von 7A, die nun einen länglichen Querschnitt mit festen transversalen Querschnitten aufweist, die derart gestaltet sind, dass die Fläche abnimmt, während ihr Umfang angenähert konstant bleibt oder in einem geringen Grad abnimmt, während eines Pumpenhubs.
  • 7H zeigt einen Transversalquerschnitt G-G (gepunktete Linien und H-H des Längsquerschnitts von 7G.
  • 7I zeigt einen Transversalquerschnitt G-G (gepunktete Linien) und I-I des Längsquerschnitts von 7H.
  • 7J zeigt eine Variante des Kolbens von 7B im Schnitt H-H von 7H.
  • 7K zeigt andere Beispiele von Transversalquerschnitten, hergestellt durch Fourier-Serien-Expansionen einer Druckkammer, deren transversale Querschnittsfläche abnimmt, während die Umfangsabmessung konstant bleibt.
  • 8A zeigt einen Längsquerschnitt einer Pumpe, die einen konvexen Abschnitt der Wand der Druckkammer mit festen Dimensionen aufweist, und eine siebte Ausführung des Kolbens mit sich radialaxial verändernden Dimensionen während des Hubs – die Kolbenanordnung ist zu Beginn und am Ende des Pumpenhubs gezeigt.
  • 8B zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnung von 5A zu beginn eines Hubs.
  • 8C zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnungen von 5A am Ende eines Hubs.
  • 9A zeigt einen Längsquerschnitt einer Pumpe mit festen unterschiedlichen Transversalquerschnittsflächen der Druckkammer und eine achte Ausführung des Kolbens mit sich radial-axial verändernden Dimensionen während des Hubs – die Kolbenanordnung ist am Beginn und am Ende eines Pumpenhubs gezeigt.
  • 9B zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnung von 9A zu Beginn eines Hubs.
  • 9C zeigt eine Vergrößerung der Kolbenanordnung von 9A am Ende eines Hubs.
  • 9D zeigt den Kolben von 9B mit einer unterschiedlichen Abstimmungsanordnung.
  • 10A zeigte eine neunte Ausführung des Kolbens ähnlich jenem von 9A mit festen unterschiedlichen Transversalquerschnittsflächen der Druckkammer.
  • 10B zeigt eine Vergrößerung des Kolbens von 10A zu Beginn eines Hubs.
  • 10C zeigt eine Vergrößerung des Kolbens von 10A am Ende eines Hubs.
  • 11A zeigt einen Längsquerschnitt einer Pumpe mit festen unterschiedlichen Transversalquerschnittsflächen der Druckkammer und eine zehnte Ausführung des Kolbens mit sich radial-axial verändernden Dimensionen während des Hubs – die Kolbenanordnung ist zu Beginn und am Ende eines Pumpenhubs gezeigt.
  • 11B zeigt eine Vergrößerung des Kolbens von 11A zu Beginn eines Hubs.
  • 11C zeigt eine Vergrößerung des Kolbens von 11A am Ende eines Hubs.
  • 12A zeigt einen Längsquerschnitt einer Pumpe mit festen unterschiedlichen Transversalquerschnittsflächen der Druckkammer und eine elfte Ausführung des Kolbens mit sich radial-axial verändernden Dimensionen während des Hubs – die Kolbenanordnung ist am Beginn und am Ende eines Pumpenhubs gezeigt.
  • 12B zeigt eine Vergrößerung des Kolbens von 12A zu Beginn eines Hubs.
  • 12C zeigt eine Vergrößerung des Kolbens von 12A am Ende eines Hubs.
  • 13A zeigt einen Längsquerschnitt der Pumpe mit variablen unterschiedlichen Transversalquerschnittsflächen der Druckkammer und eines Kolbens mit festen geometrischen Abmessungen – die Anordnung der Kombination ist am Beginn und am Ende des Pumpenhubs gezeigt.
  • 13B zeigt eine Vergrößerung der Anordnung der Kombination zu Beginn eines Pumpenhubs.
  • 13C zeigt eine Vergrößerung der Anordnung der Kombination während eines Pumpenhubs.
  • 13D zeigt eine Vergrößerung der Anordnung der Kombination am Ende eines Pumpenhubs.
  • 14 zeigt einen Längsquerschnitt der Pumpe mit variablen unterschiedlichen Transversalquerschnittsflächen der Druckkammer und eines Kolbens mit variablen geometrischen Abmessungen – die Anordnung der Kombination ist zu Beginn, während und am Ende eines Pumpenhubs gezeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
  • 1 zeigt ein sogenanntes Kenndiagramm. Dieses Diagramm zeigt schematisch die adiabatische Relation zwischen dem Druck p und dem Pumpenhubvolumen V einer traditionellen einstufigen Arbeitskolbenpumpe mit einem Zylinder mit festem Durchmesser. Die Zunahme der Betätigungskraft, die pro Hub aufzuwenden ist, kann direkt aus dem Diagramm ausgelesen werden und ist zum Durchmesser des Zylinders quadratisch. Der Druck p und somit die Betätigungskraft F nimmt während des Hubs normalerweise zu, bis das Ventil des aufzupumpenden Körpers geöffnet worden ist.
  • 2A zeigt das Kenndiagramm der Kolbenpumpe gemäß der Erfindung. Es zeigt, dass das Diagramm für den Druck p ähnlich jenem traditioneller Pumpen ist, aber dass die Betätigungskraft unterschiedlich ist und vollständig von der gewählten Transversalquerschnittsfläche der Druckkammer abhängig ist. Dies ist vollständig von der Spezifikation abhängig, zum Beispiel dass die Betätigungskraft ein bestimmtes Maximum nicht überschreiten sollte. Die Form des Längs- und/oder Transversalquerschnitts der Druckkammer kann jede Art von Kurve und/oder Linie sein. Es ist auch möglich, dass der Transversalquerschnitt zum Beispiel bei Druckerhöhung zunimmt (2B). Ein Beispiel der Betätigungskraft ist die gestrichelte dicke Linie 1 oder 2. Mit 1 oder 2 markierte unterschiedliche Wandmöglichkeiten entsprechen den zuvor erwähnten Linien 1, 2 des Diagramms. Der Querschnitt A bezieht sich auf eine Pumpe, bei der sich nur der Kolben bewegt, während sich der Querschnitt B auf Pumpen bezieht, wo sich nur die Kammer bewegt. Auch ist eine Kombination beider Bewegungen zur gleichen Zeit möglich.
  • 2B zeigt ein Beispiel eines Kenndiagramms einer Kolbenpumpe, die eine Kammer mit einem Transversalquerschnitt hat, der durch Druckerhöhung zunimmt.
  • 3A, B, C zeigen Details der ersten Ausführung. Der Kolben bewegt sich in der Druckkammer, die zylindrische und kegelförmige Abschnitte mit kreisförmigen Transversalquerschnitten hat, mit Durchmessern, die abnehmen, wenn der Druck des gasförmigen und/oder flüssigen Mediums zunimmt. Dies beruht auf der Spezifikation, dass die Betätigungskraft ein bestimmtes Maximum nicht überschreiten soll. Der Übergang zwischen den verschiedenen Durchmessern ist ohne gesonderte Schritte allmählich. Dies bedeutet, dass der Kolben in der Kammer leicht gleiten kann und sich selbst an die verändernden Transversalquerschnittsflächen und/oder Formen anpasst, ohne seine Dichtfähigkeit zu verlieren. Wenn die Betätigungskraft durch Druckerhöhung verringert werden soll, nimmt die Transversalquerschnittsfläche des Kolbens ab, und dadurch auch die Länge des Umfangs. Die Umfangslängenreduktion beruht auf Kompression bis zur Höhe des Knicks oder durch Entspannung. Der Längsquerschnitt des Kolbenmittels ist trapezförmig mit variablem Winkel α von weniger als zum Beispiel 40° zur Wand der Druckkammer, sodass er nicht nach hinten auslenken kann. Die Dimensionen der Dichtungsmittel verändern sich in drei Dimensionen während jedes Hubs. Ein Stützabschnitt des Kolbenmittels, zum Beispiel eine Scheibe oder integrierte Rippen in dem Dichtmittel, die zum Beispiel an der drucklosen Seite während eines Pumphubs des Kolbens angeordnet sind, schützt gegen Auslenkung unter Druck.
  • Ein Lastabschnitt des Kolbenmittels, zum Beispiel eine Federscheibe mit mehreren Segmenten, kann zum Beispiel auch an der Druckseite des Kolbens angebracht sein. Dieses quetscht den flexiblen Dichtungsabschnitt zur Wand hin. Dies ist wichtig, wenn die Pumpe für eine gewisse Zeit nicht benutzt worden ist und das Kolbenmittel für eine gewisse Zeit geknickt war. Durch Bewegung der Kolbenstangen werden die Seiten des trapezartigen Querschnitts des Dichtungsabschnitts des Kolbenmittels axial und radial unter Druck gesetzt, sodass die Dichtkante des Kolbens dem abnehmenden Durchmesser der Druckkammer folgt. Am Ende des Hubs ist der Boden der Kammer in der Mitte höher geworden, um das Volumen des Totraums zu reduzieren. Die Kolbenstange wird hauptsächlich in der Kappe geführt, die die Druckkammer verschließt. Da der Kolben in seinen beiden Bewegungsrichtungen zur Wand der Kammer abdichtet, umfasst die Kolbenstange zum Beispiel einen Einlasskanal mit einem federkraftbetätigten Ventil, das im Falle von Überdruck in der Kammer schließt. Ohne die Verwendung des Lastabschnitts in dem Kolbenmittel wäre dieses separate Ventil überflüssig. Bei der Pumpenkonstruktion gemäß der Erfindung sind die Teile der Pumpe auf Arbeitskräfte optimiert worden. Der Innendurchmesser der Pumpe liegt über dem Hauptteil der Pumpenkammerlänge, die größer ist als jene existierender Pumpen. Demzufolge ist das Einlassvolumen höher, obwohl das Volumen des restlichen Teils der Kammer niedriger ist als jenes der existierenden Pumpen. Dies stellt sicher, dass die Pumpe rascher pumpen kann als existierende Pumpen, während die erforderliche maximale Betätigungskraft signifikant reduziert ist und niedriger liegt als der Pegel, der von Benutzern als komfortabel bezeichnet wird. Die Länge der Kammer kann reduziert werden, sodass die Pumpe auch für Frauen und Teenager praktisch wird. Das Hubvolumen ist noch immer höher als das existierender Pumpen.
  • 3A zeigt eine Kolbenpumpe mit einer Druckkammer 1 mit Abschnitten unterschiedlicher Transversalquerschnittsflächen von Wandabschnitten 2, 3, 4 und 5. Die Kolbenstange 6. Die Kappe 7 stoppt das Kolbenmittel und führt die Kolbenstange 6. Die Übergänge 16, 17 und 18 zwischen dem Abschnitt mit den Wänden 2, 3, 4 und 5. Die Längsmittelachse 19 der Kammer 1. Der Kolben 20 am Beginn und 20' am Ende des Pumpenhubs.
  • 3B zeigt des Dichtungsabschnitt 8, der aus elastischen Material hergestellt ist, und den Lastabschnitt 9, zum Beispiel eine Federscheibe mit Segmenten 9.1, 9.2 und 9.3 (andere Segmente sind nicht gezeigt), und einen Stützabschnitt 10 des Kolbenmittels, das an der Kolbenstange 6 zwischen zwei Abschnitten von Sperrmitteln 11 angebracht ist. Die Kolbenstange 6 hat einen Einlass 12 und ein Ventil 13. Der Winkel α1 zwischen dem Dichtungsabschnitt 8 des Kolbenmittels und der Wand 2 der Druckkammer 1. Die Dichtkante 37.
  • 3C zeigt einen Auslasskanal 14 in einem Mittel 15, das das Volumen des Totraums reduziert. Winkel α2 zwischen dem Dichtungsabschnitt 8' des Kolbenmittels un der Wand 5 der Druckkammer 1. Den Lastabschnitt 9',
  • Die 4A, B, C, D, E, F zeigen Details der zweiten bevorzugten Ausführung. Der Dichtungsabschnitt des Kolbenmittels ist aus einem elastischen formbaren Material hergestellt, das durch ein Stützmittel abgestützt ist, das sich um eine zur Mittelachse der Kammer parallele Achse herum drehen kann. Die Konsequenz dieser Bewegung ist, dass sie eine größere Fläche des Dichtungsmittels abstützt, je höher der Druck in der Kammer ist. Der Lastabschnitt des Stützabschnitts initiiert die Bewegung des Stützmittels. Der Lastabschnitt in der Form einer flachen Feder kann Dimensionen in Richtung orthogonal zur Mittellinie der Kammer ändern. Die Feder wird immer steifer, je höher der Druck in der Kammer ist. Sie kann auch eine Feder auf der Achse sein, wo das Stützmittel sich herumdreht. Durch Abnahme des Durchmessers des Dichtungsabschnitts nimmt dessen Länge zu. Dies ist mit einem elastischen formbaren Material der Fall, das nur ein wenig komprimierbar ist, wie zum Beispiel Gummi. Daher steht zu Beginn eines Hubs die Kolbenstange aus diesem Dichtungsmittel vor. Wenn ein anderes Material für den Dichtungsabschnitt gewählt wird, kann dessen Länge unverändert bleiben oder kann durch Abnahme seines Durchmessers abnehmen.
  • 4A zeigt eine Kolbenpumpe mit einer Druckkammer 21 mit Abschnitten unterschiedlicher Transversalquerschnittsflächen. Die Kammer hat an der Hochdruckseite Kühlrippen 22. die Kammer kann (spritz-)gegossen sein. Die Kolbenstange 23. Die Kappe 24 führt die Kolbenstange. Der Kolben 36 zu Beginn und 36' am Ende eines Pumpenhubs.
  • 4B zeigt den elastischen und formbaren Dichtungsabschnitt 25, der an der Kolbenstange 23 durch Mittel 26 (nicht gezeigt) befestigt ist. Ein Teil 27 der Kolbenstange 23 steht aus dem Dichtungsabschnitt 25 vor. Ein Stützabschnitt 26 ist an einem Ring 29 aufgehängt, der an der Kolbenstange 23 befestigt ist. Der Stützabschnitt 28 kann sich um die Achse 30 herumdrehen. Der Lastabschnitt 33 umfasst eine Feder, die in einem Loch 32 auf der Kolbenstange 23 befestigt ist. Die Dichtkante 38.
  • 4C zeigt, dass ein Teil 27 der Kolbenstange 23 von dem elastischen formbaren Dichtungsmittel 25' weitgehend abgedeckt ist, dessen Länge nun zugenommen hat und dessen Durchmesser abgenommen hat. Die Dichtkante 38'.
  • 4D zeigt einen Schnitt A-A von 4B. Der Lastabschnitt 31 ist am einen Ende in dem Loch 32 der Kolbenstange 23 befestigt. Der Stützabschnitt 28 und der Ring 29. Der Stützabschnitt wird durch eine Stoppfläche 33 (nicht gezeigt) gestoppt. Der Stützabschnitt 38 wird durch das Führungsmittel 34 (nicht gezeigt) geführt.
  • 4E zeigt einen Schnitt B-B von 4C. Das Stützmittel 28 und das Lastmittel 31 werden zu der Kolbenstange 23 hin bewegt. Die Rippe 22.
  • 4F zeigt eine Alternative für das Lastmittel 31. Es umfasst Federn 35 auf jeder Achse 30.
  • 5A, B, C, D, E, F, G, H zeigen Details der dritten Ausführung. Sie ist eine Variante der ersten Ausführung. Der Dichtungsabschnitt umfasst eine flexible undurchlässige Membran für gasförmige und/oder flüssige Medien. Dieses Material kann seine Dimensionen in drei Richtungen ändern, ohne zu knicken. Dieser Dichtungsabschnitt ist in einem O-Ring angebracht, der zur Wand der Kammer abdichtet. Der O-Ring wird durch ein Lastmittel, zum Beispiel eine Feder im Umfang zu Wand hin belastet. Der O-Ring und die Feder werden ferner durch ein Stützmittel gelagert, das sich um eine Achse herum drehen kann, die an der Kolbenstange befestigt ist. Dieses Stützmittel kann durch durch eine Feder belastet sein.
  • 5A zeigt einen Längsquerschnitt einer Kolbenpumpe analog zu jenem von 3A. Der Kolben 49 ist am Beginn und 49' am Ende des Pumpenhubs.
  • 5B zeigt ein Kolbenmittel am Beginn eines Hubs, umfassend ein Dichtungsmittel 40: zum Beispiel eine gespannte Haut, die an einem Dichtungsmittel 41 befestigt ist: zum Beispiel ein O-Ring. Dieser O-Ring wird von einer Feder 42 belastet, die am Umfang des Dichtungsmittel 41 und am Dichtungsmittel 40 angeordnet ist. Die Mittelachse 39 der Feder 42. Der O-Ring 41 und/oder die Feder 42 wird von einem Stützmittel 43 gelagert, das sich auf der Achse 44 drehen kann, die an der Kolbenstange 45 angebracht ist, und ist orthogonal zur Mittelachse 19 angeordnet. Es umfasst eine gewisse Menge separater Elemente 43', die während des (Kompressions- )Pumpenhubs kompressionsbelastet werden. Diese sind um den Umfang der Dichtungsmittel 40, 41 und der Lastmittel 42, die sie stützen, angeordnet. Das Stützmittel 43 kann von einer Feder 46 belastet sein. Der Winkel β1 zwischen der Wand der Kammer 2 und dem Stützmittel 43. Die Kolbenstange 45 hat keinen Einlass oder kein Ventil. Ein Stützring und/oder ein Lastring in der Form einer Feder kann in dem O-Ring angebracht sein, als Alternative für die Feder 42 (nicht gezeigt). Die Dichtkante 48.
  • 5C zeigt das Kolbenmittel am Ende des Hubs. Das Dichtungsmittel 40', 41' ist am Beginn eines Hubs dicker: 40, 41. Die Feder 46'. Ein Winkel α2 zwischen der Wand und dem Stützmittel 43 am Ende eines Hubs.
  • 5D zeigt den Schnitt C-C von 5A mit Stützmitteln 33, Achse 44 und Träger 47.
  • 5E zeigt den Schnitt D-D von 5A.
  • 5F zeigt die zwei Positionen des Kolbens 118 von 5G und 118' von 5H in einer Kammer.
  • 5G zeigt einen Kolben, der aus einem Materialkomposit hergestellt ist. Er umfasst eine Haut 110 aus elastischen undurchlässigen Material und Fasern 111. Die Faserarchitektur resultiert in einer Kuppelform, wenn sie unter Druck steht. Diese Form stabilisiert die Kolbenbewegung. Als eine Alternative kann das Dichtungsmittel einen Träger, Fasern und eine Abdeckung (nicht gezeigt) aufweisen. Wenn der Träger nicht dicht ist, könnte eine undurchlässige Haltung zugefügt werden (nicht gezeigt). Alle Materialien an der Kompressionsseite des Kolbens entsprechen den spezifischen Umgebungsanforderungen der Kammer. Die Haut ist in einem Dichtungsabschnitt 112 angebracht. Innerhalb der Haut und dem Dichtungsabschnitt kann ein Federkraftring 113 angebracht werden, der sich in seiner Ebene elastischer formen kann und der die Belastung des Rings 114 verbessert. Die Dichtkante 117.
  • 5H zeigt den Kolben von 5G am Ende eines Pumpenhubs. Die Kuppel ist zur Form 115 komprimiert worden, wenn immer noch voller Überdruck anliegt. Die Form 110' resultiert, wenn der Überdruck abnimmt, zum Beispiel wenn das Medium abgelassen worden ist.
  • 6A, B, C zeigen Details der vierten Ausführung. Das Kolbenmittel umfasst einen Gummischlauch, der eine Verstärkung aufweist, zum Beispiel in der Form eines Textilladens oder Kord, der herumgewickelt ist. Der neutrale Winkel zwischen der Tangente der Verstärkungswicklung und der Mittellinie des Schlauchs (= der so genannte Schlagwinkel) errechnet sich mathematisch auf 54°44'. Ein unter Innendruck stehender Schlauch wird seine Dimensionen (Länge, Durchmesser) nicht ändern, wobei keine Dehnung der Verstärkung angenommen wird. In dieser Ausführung nimmt der Durchmesser des Kolbenmittels in Bezug auf den abnehmenden Durchmesser des Querschnitts der Kammer, bei zunehmenden Drücken, ab. Der Schlagwinkel sollte größer als neutral sein. Die Form des Hauptteils des Längsquerschnitts der Druckkammer ist angenähert kegelförmig, aufgrund des Verhaltens des Kolbenmittels. Am Ende des Pumpenhubs, wenn das komprimierte Medium aus der Kammer abgelassen worden ist, erhöht das Kolbenmittel seinen Durchmesser und seine Länge nimmt ab. Die Durchmesserzunahme ist kein praktisches Problem. Die Dichtkraft vom Kolben auf die Wand der Druckkammer sollte durch zunehmenden Druck zunehmen. Dies kann zum Beispiel durch die Auswahl eines Schlagwinkels erfolgen, sodass der Kolbendurchmesser etwas weniger abnimmt als die Durchmesserabnahme des Transversalquerschnitts der Kammer. Daher kann der Schlagwinkel auch so gewählt werden, dass er kleiner als neutral ist und/oder neutral ist. Allgemein ist die Auswahl des Schlagwinkels vollständig von der Konstruktionsspezifikation abhängig, und daher kann der Schlagwinkel weiter und/oder schmaler und/oder neutral sein. Auch ist es möglich, dass sich der Schlagwinkel von Ort zu Ort in dem Kolben ändert. Eine andere Möglichkeit ist, dass im gleichen Querschnitt des Kolbens verschiedene Verstärkungsschichten mit identischen und/oder unterschiedlichen Schlagwinkeln vorhanden sind. Es kann jeder Typ von Verstärkungsmaterial und/oder Verstärkungsmuster benutzt werden. Der Ort der Verstärkungsschicht(en) kann irgendwo im Längsquerschnitt des Kolbens liegen. Die Menge an Trägern und/oder Abdeckungen kann mehr als 1 sein. Es ist auch möglich, dass die Abdeckung fehlt. Das Kolbenmittel kann auch Last- oder Stützmittel aufweisen, zum Beispiel jene, die zuvor gezeigt wurden. Um zur Anpassung an größere Änderungen in den Querschnittsflächen einer der Kammer in der Lage zu sein, ist eine etwas andersartige Konstruktion des Kolbenmittels erforderlich. Der Kegel umfasst nun Fasern, die unter Spannung stehen. Diese sind zusammen oben auf dem Kegel nahe der Kolbenstange gewickelt und an der offenen Seite des Kegels am Boden der Kolbenstange. Diese können auch an der Kolbenstange selbst befestigt sein. Das Muster der Faser ist zum Beispiel so gestaltet, dass sie unter höherer Spannung stehen, je höher der Druck in der Pumpenkammer wird, wo das Medium komprimiert werden soll. Natürlich sind auch andere Muster möglich, nur abhängig von der Spezifikation. Sie verformen die Haut des Kegels, sodass sie sich selbst an den Querschnitt der Kammer anpassen. Die Fasern können lose auf dem Träger liegen, oder lose in Kanälen zwischen einem Träger und einer Abdeckung, oder sie können an einem oder zwei oder in beiden integriert sein. Ein Lastmittel ist erforderlich, um eine geeignete Abdichtung zur Wand hin zu erhalten, wenn unter dem Kegel noch kein Druck anliegt. Das Lastelement, zum Beispiel ein Federkraftelement in der Form eines Rings, einer Platte etc., kann in die Haut eingebaut werden, zum Beispiel durch Einsetzen in einem Gießprozess. Die auf. Die Aufhängung des Kegels an der Kolbenstange ist besser als jene der vorstehenden Ausführungen, weil der Kolben nun durch Spannung belastet wird. Daher ist er besser ausgeglichen und es ist weniger Material erforderlich. Die Haut und die Abdeckung des Kolbens können aus elastischem formbaren Material hergestellt sein, das an die spezifischen Umgebungsbewegungen angepasst ist, während die Fasern elastisch oder steif sein können, auf geeigneten Material hergestellt.
  • 6A zeigt einen Längsquerschnitt einer Pumpe mit einer Kammer 60. Die Wandabschnitte 61, 62, 63, 64, 65 sind sowohl zylindrisch 61, 65 als auch kegelförmig 62, 43, 64. Übergänge 66, 67, 68, 69 zwischen den Abschnitten. Der Kolben 59 am Beginn und 59' am Ende eines Pumpenhubs.
  • 6B zeigt ein Kolbenmittel 50, einen Schlauch mit einer Verstärkung 51. Der Schlauch ist an der Kolbenstange 6 mit einer Klemme 52 oder ähnlichem befestigt. Der Kolben 6 hat Rippen 56 und 57. Die Rippen 56 verhindern die Bewegung des Kolbenmittels 50 relativ zur Kolbenstange 6 bis zu der Kappe 7, während die Kappen 57 die Bewegungskolbenmittel 50 relativ zur Kolbenstange 6 von der Kappe 7 weg verhindern. Es sind auch andere Befestigungskonfigurationen möglich (nicht gezeigt). An der Außenseite des Schlauchs dichtet ein Vorsprung 53 gegen die Wand 61 der Kammer 60 ab. Neben der Verstärkung 51 umfasst der Schlauch einen Träger 55. Als ein Beispiel ist eine Abdeckung 54 gezeigt. Die Form des Längsquerschnitts des Kolbenmittels ist ein Beispiel. Die Dichtkante 58.
  • 6C zeigt das Kolbenmittel am Ende des Hubs, wo das gasförmige und/oder flüssige Medium unter Druck steht.
  • Das Kolbenmittel kann derart ausgestaltet sein, dass die Durchmesseränderung nur über einen radialen Bereich (nicht gezeigt) stattfindet.
  • 6D zeigt den Kolben 189 von 6E und 189' von 6F zu Beginn und am Ende eines Pumpenhubs in einer Kammer von 6A.
  • 6E zeigt ein Kolbenmittel, das angenähert die allgemeine Form eines Kegels hat, mit einem spitzen Winkel ½ε1. Er ist gezeigt, wenn an der Seite der Kammer kein Überdruck anliegt. Er ist oben auf einer Kolbenstange 180 angebracht. Der Kegel öffnet sich an der Druckseite des Kolbens. Die Abdeckung 181 umfasst einen Dichtungsabschnitt, der als Vorsprung 182 gezeigt ist, mit einer Dichtkante 188 und ein eingesetztes Federkraftelement 183, Fasern 184 als Stützmittel und einen Träger 185. Das Element 183 versieht die Abdeckung mit einer Last, sodass der Vorsprung 182 zur Wand der Kammer abdichtet, wenn seitens der Kammer kein Überdruck anliegt. Die Fasern 184 können in Kanälen 186 liegen und diese sind so gezeigt, dass sie zwischen der Abdeckung 181 und dem Träger 185 liegen. Der Träger 185 kann undurchlässig sein – falls nicht, ist auf dem Träger 185 eine separate Schicht 209 (nicht gezeigt) an der Druckseite angebracht. Die Fasern sind in der Oberseite 187 des Kegels zur Kolbenstange 180 und/oder zueinander angebracht. Das Gleich gilt im Fall am Bodenende der Kolbenstange 118.
  • 6F zeigt das Kolbenmittel am Ende eines Hubs. Der Spitzenwinkel beträgt nun ½ε2.
  • 7A, B, C, D, E zeigen Details der fünften Ausführung der Pumpe mit einem Kolben, der als andere Kompositstruktur aufgebaut ist, umfassend ein Basismaterial, dass in alle drei Dimensionen sehr elastisch ist, das heißt mit sehr hohem Entspannungsgrad. Wenn er selbst nicht dicht ist, kann er zum Beispiel mit einer flexiblen Membrane an der Druckseite des Kolbenmittels abgedichtet werden. Die axiale Steifigkeit wird durch verschiedene integrierte Versteifungen erreicht, die im Transversalquerschnitt in einem Muster liegen, und diesen Abschnitt optimal füllen, während die dazwischenliegende Distanz reduziert wird, je kleiner der Durchmesser des Transversalquerschnitts ist, was in den meisten Fällen bedeutet, je höher der Druck in der Druckkammer ist. Im Längsschnitt des Kolbens liegen die Versteifungen in verschiedenen Winkeln zwischen einer axialen Richtung und der Oberflächenrichtung des Kolbenmittels. Je höher die Druckraten sind, desto stärker werden diese Winkel reduziert und gelangen in die Nähe der axialen Richtung. Daher werden nun die Kräfte auf das Stützmittel, zum Beispiel eine Scheibe, übertragen, die mit der Kolbenstange verbunden ist. Das Kolbenmittel kann massenproduziert werden und ist kostengünstig. Die Versteifungen und bei Bedarf das Dichtungsmittel in der Form der flexiblen Membrane können zusammen mit dem Basismaterial in einem Vorgang spritzgegossen werden. Zum Beispiel können die Versteifungen in die Oberseite eingebunden werden, was die Handhabung einfacher macht. Auch ist es möglich, die Membrane durch „Einbrennen" in das Basismaterial herzustellen, während oder nach dem Spritzgießen. Dies ist besonders praktisch, wenn das Basismaterial ein Thermoplast ist. Die Gelenke sollten dann nicht „gebrannt" werden.
  • Die 7F, G, H, I, J, K zeigen Ausführungen der Kammer und eine sechste Ausführung des Kolbens, an dieser Kammer sitzend. Die sechste Ausführung des Kolbens ist eine Variante jener der 7A, B, C, D, E. Wenn die Änderung der Transversalquerschnittsfläche des Kolbens und/oder der Kammer zwischen zwei Positionen in der Bewegungsrichtung kontinuierlich ist, aber noch immer so groß, dass dies zu Leckagen führt, ist es vorteilhaft darin, die Änderung der anderen Parameter des Querschnitts zu minimieren. Dies kann zum Beispiel mittels eines kreisförmigen Querschnitts (feste Form) aufgezeigt werden: Der Umfang eines Kreises ist πD, während die Fläche eines Kreises ¼ π D2 (D = Durchmesser des Kreises) ist. Das heißt, eine Reduktion von D ergibt nur eine lineare Reduktion des Umfangs und eine quadratische Reduktion der Fläche. Es ist sogar möglich, auch den Umfang beizubehalten und nur die Fläche zu reduzieren. Wenn auch die Form fixiert ist, zum Beispiel jene eines Kreises, gibt es einen bestimmten Minimalbereich. Fortgeschrittene numerische Berechnungen, wo die Form ein Parameter ist, können durch die unten erwähnten Fourier-Serien-Expansion durchgeführt werden. Der Transversaiquerschnitt der Druckkammer und/oder des Kolbens kann jede beliebige Form haben, und dies kann durch zumindest eine Kurve definiert werden. Die Kurve ist geschlossen und kann angenähert durch zwei eindeutige modulare Parametrisations-Fourier-Serien-Expansionen definiert werden, eine für jede Koordinatenfunktion:
    Figure 00230001
    wobei
    Figure 00230002
    • cP
    = cos-gewichtete Mittelwerte von f(x),
    dP
    = sin-gewichtete Mittelwerte von f(x),
    p
    = repräsentiert die Ordnung der trigonometrischen Feinheit.
  • 7F, 7K zeigen Beispiele der Kurven durch Verwendung eines Satzes von unterschiedlichen Parametern in den folgenden Formel. In diesen Beispielen sind nur nur zwei Parameter verwendet worden. Wenn mehr Koeffizienten benutzt werden, ist es möglich, optimierte Kurven zu finden, die an andere wichtige Anforderungen angepasst sind, zum Beispiel gekrümmte Übergänge, deren Kurven bestimmte maximale Radien haben und/oder ein Maximum für die Spannung in dem Dichtungsabschnitt, die unter gegebenen Prämissen ein bestimmtes Maximum nicht überschreiten sollten.
  • Mit dieser Formel können alle Arten geschlossener Kurven beschrieben werden, zum Beispiel eine C-Kurve (siehe PCT/DK 97/00223 , 1A). Eine Charakteristik dieser Kurven ist, dass dann, wenn man eine Linie von dem mathematischen Pol zieht, die in der Schnittebene liegt, diese sich mit der Kurve zumindest einmal schneidet. Die Kurven sind zu einer Linie in der Schnittebene hin symmetrisch und könnten auch durch die einzelne Fourier-Serien-Expansion erzeugt werden, welche folgt. Ein Kolben oder eine Kammer wird leichter herzustellen sein, wenn die Kurve des Transversalquerschnitts in Bezug auf eine Linie symmetrisch ist, die in der Schnittebene durch den mathematischen Pol liegt. Solche regulären Kurven können angenähert durch eine einzelne Fourier-Serien-Expansion definiert werden:
    Figure 00240001
    wobei
    Figure 00240002
    • cP
    = gewichtete Mittelwerte von f(x),
    p
    = repräsentiert die Ordnung der trigonometrischen Feinheit.
  • Wenn man eine Linie von dem mathematischen Pol zieht, wird diese die Kurve immer nur einmal schneiden. Spezifisch geformte Sektoren des Querschnitts der Kammer und/oder des Kolbens können durch die folgende Formel angenähert definiert werden:
    Figure 00250001
    wobei
    Figure 00250002
    • cP
    = gewichtete Mittelwerte von f(x),
    p
    = repräsentiert die Ordnung der trigonometrischen Feinheit.
  • Und wobei dieser Querschnitt in polaren Koordinaten angenähert durch die folgende Formel ausgedrückt wird:
    Figure 00250003
    wobei
    r0 ≤ 0,
    α ≥ 0,
    m ≥ 0, m ∈ R,
    n ≥ 0, n ∈
    0 ≤ φ ≤ 2π,
    und wobei
    • r
    = Grenze der „Petalen” im Kreisquerschnitt des Aktivierungsstifts,
    r0
    = Radius des Kreisquerschnitts um die Achse des Aktivierungsstifts,
    a
    = Skalierungsfaktor für die Länge der „Petalen",
    rmax
    = r0 + a
    m
    = der Parameter zur Definition der „Petalen"-Breite
    n
    = der Parameter zur Definition der Anzahl von „Petalen"
    φ
    = der Winkel, der die Kurve begrenzt.
  • Der Einlass ist nahe dem Ende des Hubs angeordnet aufgrund der Eigenschaft des Dichtungsabschnitts des Kolbenmittels.
  • 7A zeigt eine Kolbenpumpe mit einer Druckkammer 70 im Längsabschnitt mit einem zylindrischen Abschnitt 71, einem Übergang 72 zum kontinuierlichen konkaven gekrümmten Abschnitt 73, einen anderen Übergang 74 zu einem angenähert zylindrischen Abschnitt 75. Das Kolbenmittel 76, 76' ist jeweils zu Beginn und am Ende des Pumpenhubs gezeigt. Am Ende des Auslasskanals 77 kann ein Rückschlagventil 78 angebracht werden (nicht gezeigt).
  • 7B zeigt das Kolbenmittel 76, das ein elastisches Material 79 aufweist, das den Längsschnitt des Kolbens bei niedrigen Drucken eines angenäherten Kegels gibt. Das Material 79 fungiert auch als Lastmittel. Der Boden umfasst ein Dichtungsmittel 80, das radial geknickt werden kann – dieses Dichtungsmittel 80 arbeitet partiell auch als Lastmittel. Das Hauptstützmittel umfasst Versteifungen 81 und 82, wobei die Versteifungen 81 die Dichtkante 83 des Kolbenmittels zur Wand der Druckkammer 70 hin abstützen, während die anderen Versteifungen 82 die Last von dem Dichtungsmittel 80 und dem Basismaterial 79 auf das Stützmittel 84 übertragen, zum Beispiel eine Scheibe, die selbst an der Kolbenstange 6 abgestützt ist. Das Dichtungsmittel 80 ist in dieser Position des Kolbenmittel 76 noch ein wenig geknickt, sodass der Knick 85 die Dichtkante 83 belastet, je höher der Druck in der Kammer 70 wird. Die Versteifung 82 sind oben durch eine Verbindung 86 miteinander Verbunden. In dieser Position des Kolbenmittels 70 haben die Versteifungen 81 und 82 Winkel zwischen γ und δ zur Mittelachse 19, wobei δ angenähert parallel zur Mittelachse 19 der Druckkammer 70 ist. Der Winkel Φ1 zwischen der Oberfläche des Kolbens 76 und der Mittelachse 19.
  • 7C zeigt das Kolbenmittel 76' am Ende des Pumpenhubs. Das Dichtungsmittel 80 ist zusammengefaltet worden, während das elastische Material 89 zusammengequetscht worden ist, wodurch die Versteifungen 81, 82 angenähert parallel zur Mittelachse 19 ausgerichtet sind. Der Winkel Φ2 zwischen der Oberfläche des Kolbenmittel 76' und der Mittelachse 19 ist positiv, aber angenähert Null. Das Dichtungsmittel 80'.
  • 7D zeigt einen Transversalquerschnitt E-E des Kolbenmittels 76, und zeigt das elastische Basismaterial 79, Versteifungen 81, 82, Knicke 87 des Dichtungsmittels 80. Die Kolbenstange 6.
  • 7E zeigt einen Transversalquerschnitt F-F des Kolbenmittels 76' und zeigt das elastische Basismaterial 79, Versteifungen 81 und 82, Knicke 87 des Dichtungsmittel 80. Es ist klar gezeigt, dass das elastische Material 79 zusammengequetscht worden ist.
  • 7F zeigt eine Serie von Transversalquerschnitten einer Kammer, wo die Fläche in bestimmten Stufen abnimmt, während der Umfang konstant bleibt – diese sind durch zwei eindeutige modulare Parametrisations-Fourier-Serien-Expansionen definiert, eine für jede Koordinatenfunktion. Oben links ist der Querschnitt gezeigt, der der Ausgangsquerschnitt der Serie ist. Unten in der Figur ist der Satz der verwendeten Parameter gezeigt. Diese Serie zeigt abnehmende Transversalquerschnittsflächen, aber es ist auch möglich, diese Flächen dadurch zu vergrößern, dass der Umfang konstant bleibt.
  • 7G zeigt einen Längsquerschnitt der Kammer 162, wovon die Transversalquerschnittsfläche sich um den restlichen Umfang entlang der Mittelachse verändert. Der Kolben 183. Die Kammer hat Abschnitte unterschiedlicher Querschnittsflächen ihres Transversalquerschnitts von Wandabschnitten 155, 156, 157, 158. Die Übergänge 159, 160, 161 zwischen den Wandabschnitten. Gezeigt sind Querschnitte G-G, H-H und I-I. Der Querschnitt G-G hat einen kreisrunden Querschnitt, während der Querschnitt H-H 152 angenähert eine Fläche zwischen 90 bis 70% jener des Querschnitts G-G hat.
  • 7H zeigt den Transversalquerschnitt H-H 152 von 7G und in gepunkteten Linien einen Vergleichsquerschnitt G-G 150. Der Querschnitt H-H hat angenähert eine Fläche zwischen 90–70% von jenem des Querschnitts G-G. Der Übergang 181, der glatt gemacht ist. Auch gezeigt ist das kleinste Teil der Kammer, das angenähert 50% der Querschnittsfläche des Querschnitts G-G hat.
  • 7I zeigt einen Transversalquerschnitt I-I von 7G und in gepunkteten Linien als einen Vergleichsquerschnitt G-G. Der Querschnitt I-I hat angenähert eine Fläche von 70% von jenem des Querschnitts G-G. Der Übergang 153 ist glatt gemacht. Auch ist der kleinste Teil der Kammer gezeigt.
  • 7J zeigt eine Variante des Kolbens von 7A–C im Querschnitt H-H von 7G. Der Kolben ist nun aus elastischem Material hergestellt, das ebenfalls undurchlässig ist, sodass kein separate Dichtungsmittel notwendig ist. 7K zeigt eine Serie von Transversalquerschnitten einer Kammer, wo die Fläche in bestimmten Stufen abnimmt, während der Umfang konstant bleibt – diese sind durch zwei eindeutige modulare Parametrisations-Fourier-Serien-Expansionen definiert, eine für jede Koordinatenfunktion. Oben links liegt der Querschnitt, der Ausgangsquerschnitt der Serie ist. Unten in der Figur ist der Satz der verwendeten Parameter gezeigt. Diese Serie zeigt abnehmende Transversalquerschnittsflächen, aber es ist auch möglich, diese Flächen zu vergrößern, indem der Umfang konstant bleibt.
  • 8A, B, C zeigen eine siebte Ausführung der Pumpe, mit einem Kolbenmittel, das als andere Kompositstruktur aufgebaut ist, umfassend: ein komprimierbares Medium, wie zum Beispiel ein gasförmiges Medium, wie zum Beispiel Luft. (Auch ist ist möglich: nur ein nicht-komprimierbares Medium, wie zum Beispiel ein flüssiges Medium, wie etwa Wasser oder eine Kombination von komprimierbaren und nicht-komprimierbaren Medium), innerhalb einer geschlossenen Kammer, die zum Beispiel als verstärktes Rohr aufgebaut ist. Es kann auch möglich sein, dass der Träger, die Versteifung und die Abdeckung an der Druckseite des Kolbenmittels von jenem der drucklosen Seite unterschiedlich sitzen – hier kann die Haut als vorgeformte Haut aufgebaut werden, wobei dieses Form während des Pumpenhubs gehalten wird. Auch ist es möglich, dass die Haut aus zwei oder mehr Teilen hergestellt ist, die selbst vorgeformt sind, eines an der drucklosen Seite des Kolbenmitttels und das andere an der Druckseite (siehe bitte 8B, Teil X bzw. Teile Y + Z). Während des Pumpenhubs sind die zwei Teile aneinander angelegt (siehe bitte 8B XY und ZZ). Die Anpassung der Dichtkante an die Kammer im Transversalquerschnitt resultiert in einer Querschnittsänderung des Kolbens an seiner Dichtkante, und dies resultiert in einer Volumenänderung innerhalb des Kolbens. Dies ergibt eine Änderung im Druck des komprimierbaren Mediums und resultiert in einer veränderten Dichtkraft. Darüber hinaus fungiert das komprimierbare Medium als Stützabschnitt, da es die Last auf dem Kolben zur Kolbenstange hin überträgt.
  • 8A zeigt einen Längsschnitt der Druckkammer 90, welche eine kontinuierliche konvexe Kurve 91 zeigt, mit dem Kolben 92 am Beginn des Pumphubs, und 92' am Ende davon. Das Hochdruckteil der Kammer 90 umfasst einen Auslasskanal 93 und einen Einlasskanal 94, beide mit einem Rückschlagventil 95 und 96 (jeweils nicht gezeigt). Für Niederdruckzwecke kann das Rückschlagventil 95 entfernt werden.
  • 8B zeigt den Kolben 92, der direkt auf die Kolbenstange 97 vulkanisiert ist, umfassend ein komprimierbares Medium 103 mit einem Träger 99, einer Verstärkung 100 und einer Abdeckung 101. Das Teil X der Haut 99, 100, 101 ist vorgeformt wie es ist, mit den Teilen Y und Z an dem Druckteil des Kolbenmittels 92. Ein Gelenk XY ist zwischen dem Teil X und dem Teil Y der Haut gezeigt. Das Teil X hat einen durchschnittlichen Winkel η1 zur Mittelachse 19 der Druckkammer 90. Die Teile X und Z sind miteinander verbunden und haben eine Zwischenwinkel κ1, der so gewählt ist, dass die Kräfte hauptsächlich auf die Kolbenstange gerichtet werden. Der Winkel λ zwischen den Teilen Y' und Z' ist so gewählt, dass, je höher die Kraft in der Kammer ist, desto mehr von diesem Teil senkrecht zur Mittelachse ist. Das Gelenk ZZ zwischen der Hälfte von Teil Z. Die Dichtkante 120.
  • 8C zeigt den Kolben am Ende eines Hubs. Das Teil X' der Haut hat nun einen Winkel η2 zur Mittelachse, während die Teile X' und Y' einen Zwischenwinkel κ2 haben, und einen angenähert unveränderten Winkel λ zwischen Y' und Z'. Der Winkel zwischen den Hälften von Teil Z ist angenähert Null. Die Dichtkante 102' und komprimiertes Medium 103'.
  • 9A, B, C, D zeigen Details einer Kombination einer Druckkammer mit festen Dimensionen und eine achte Ausführung eines Kolbens, der seine Dimensionen ändern kann. Der Kolben ist ein aufpumpbarer Körper, der einen Transversalquerschnitt der Kammer füllt. Während des Hubs ändert er konstant seine Dimensionen an und nahe der Dichtkante. Das Material ist ein Komposit aus einem elastischen formbaren Träger und einem Stützmittel wie zum Beispiel Fasern (zum Beispiel Glas, Bor, Kohlenstoff oder Aramid), Gewebe, Fasermaterial oder dergleichen. In Abhängigkeit von der Faserarchitektur und der gesamten resultierenden Last auf dem Kolben – der Kolben ist mit etwas innerem Überdruck gezeigt – kann die in angenäherter Form einer Kugel oder einer angenähert elliptischen Kurve resultieren (einer 'Rugbyball'-artigen Form), oder jeder Form dazwischen und auch anderen Formen. Eine Abnahme der Transversalquerschnittsfläche von zum Beispiel der Kammer verursacht eine Größenverringerung des aufpumpbaren Körpers in dieser Richtung und es ist aufgrund der Faserarchitektur eine dreidimensionale Reduktion möglich, welche auf dem „Trellis-Effekt" beruht, wo Fasern lagenweise unabhängig voneinander scheren. Die Abdeckung ist ebenfalls aus elastischem formbaren Material hergestellt, geeignet für die spezifischen Umgebungsbedingungen in der Kammer. Wenn weder der Träger noch die Abdeckung undurchlässig ist, ist es möglich, innerhalb des Körpers eine separate Blase anzuwenden, wenn der Körper ein gasförmiges und/oder flüssiges Medium enthält. Das Stützmittel wie zum Beispiel Fasern kann innen nur dann Festigkeit geben, wenn der Druck innerhalb des Körper innerhalb des Körpers höher ist als außen, weil dieser dann unter Spannung steht. Der Druckzustand ist bevorzugt so, um eine geeignete Abdichtung und Lebensdauer zu erhalten. Da sich der Druck in der Kammer konstant ändern kann, sollte der Druck innerhalb des Körpers der gleiche oder etwas höher sein oder sollte immer höher sein an jedem Punkt des Pumphubs, um eine verbleibende Konstante. Die letzte Lösung kann nur für Niederdrücke benutzt werden, da andernfalls der Kolben in der Kammer klemmen würde. Für höhere Drücke in der Kammer ist eine Anordnung notwendig, sodass sich der Innendruck entsprechend den Druckschwankungen in der Kammer ändert + sollte etwas höher sein. Dies kann durch verschiedene unterschiedliche Anordnungen erreicht werden – Lastreguliermittel –, die auf den Prinzipien der Änderung des Volumens und/oder Drucks eines Mediums innerhalb des Kolbens beruhen und/oder der Änderung der Temperatur des Mediums darin – es sind auch andere Prinzipien möglich, wie zum Beispiel die richtige Auswahl des Materials der Haut des Kolbens, zum Beispiel eine. bestimmte Gummiart, wo es einen E-Modul hat, der die Verformbarkeit definiert, oder die richtige Auswahl der relativen Menge des komprimierbaren Teils des Volumens innerhalb des aufblasbaren Körpers, und dessen Komprimierbarkeit. Hier wird ein nicht komprimierbares Medium innerhalb des Kolbens benutzt. Durch Größenänderung der Transversalquerschnittsfläche an der Dichtkante ändert sich das Volumen des Kolbens, weil die Größe des Kolbens in der Richtung der Bewegung konstant ist. Diese Änderung bewirkt, dass das nicht-komprimierbare Medium zu oder von einem federkraftbetätigten Kolben innerhalb der hohlen Kolbenstange fließt. Auch ist es möglich, dass der federkraftbetätigte Kolben anderswo angeordnet wird. Die Kombination des Drucks, der durch die Volumenänderung der Kolbens und die Druckänderung aufgrund der Federkraft hervorgerufen wird, resultiert in einer bestimmten Dichtkraft. Diese Federkraft arbeitet als Feinabstimmung für die Dichtkraft. Eine verbesserte Lastregulation kann erreicht werden, indem das nicht-komprimierbare Medium durch eine bestimmte Kombination eines komprimierbaren und nicht-komprimierbaren Mediums ausgetauscht wird, wobei das komprimierbare Medium als Lastreguliermittel arbeitet. Eine weitere Verbesserung ist, wenn die Feder durch die Betätigungskraft des Kolbens der Kammer ausgetauscht wird, da dies die Reaktion des Kolbens leichter macht, aufgrund der geringeren Dichtkraft und geringeren Reibung. Ein Temperaturanstieg des Mediums innerhalb des Kolbens kann erreicht werden, wenn eine spezifisches Medium ausgewählt wird, das rasch erwärmt werden kann.
  • 9A zeigt den Längsquerschnitt der Druckkammer von 8A mit dem Kolben 146 von 9B zu beginn eines Hubs, und 9C am Ende 146' eines Hubs.
  • 9B zeigt einen Kolben 146 mit einem aufpumpbaren Körper mit einer Wand, die Fasern 130 mit einem Muster aufweist, sodass der aufgepumpte Körper zu einer Kugel wird. Die. Abdeckung 131 und der Träger 132. Eine undurchlässige Blase 133 ist innerhalb der Kugel gezeigt. Die Kugel ist direkt auf der Kolbenstange 120 angebracht. Sie ist an einem Ende von einer Kappe 121 verschlossenes und am anderen Ende von einer Kappe 122. Der Hohlkanal 125 der Kolbenstange 120 hat in seiner Seite innerhalb der Kugel ein Loch 123, sodass das Lastmittel, das zum Beispiel ein nicht-komprimierbares Medium 124 ist, das in der Kugel enthalten ist, frei zu und von dem Kanal 125 der Kolbenstange 120 fließen kann. Das andere Ende des Kanals 125 wird von einem bewegbaren Kolben 126 verschlossen, der von einer Feder 127 belastet ist. Die Feder ist an einer Kolbenstange 128 angebracht. Die Feder 127 justiert den Druck innerhalb der Kugel und die Dichtkraft. Die Dichtoberfläche 129 ist in angenäherten Linienkontakt mit der benachbarten Wand der Kammer. Die Fasern sind nur schematisch gezeigt (in allen Zeichnungen dieser Anmeldung).
  • 9C zeigt den Kolben von 9B am Ende eines Hubs, wo die Querschnittsfläche am kleinsten ist. Die Kugel hat nun eine viel größere Dichtoberfläche 134, die mit den benachbarten Wänden der Kammer gleichförmig ist. Der Kolben 126 hat sich in Bezug auf seine in 9B gezeigte Position bewegt, da das nicht komprimierbare Medium 124' aus der verformten Kugel hinaus gequetscht worden ist. Um die Reibungskraft zu minimieren, ist es möglich, dass die Abdeckung an der Dichtoberfläche Rippen hat (nicht gezeigt) oder kann eine reibungsmindernde Beschichtung haben (wie auch die Wand der Kammer – nicht gezeigt). Da sich keine der Kappen 121, 122 entlang der Kolbenstange 120 bewegen kann, wirkt der Trellis-Effekt nur auf einen Teil des Materials über die Haut hinaus. Der Rest zeigt eine 'Schulter' 135, die die Lebensdauer beträchtlich reduziert, während sie auch die Reibung erhöht. Die Dichtkante 129'.
  • 9D zeigt eine verbesserte Abstimmung der Dichtkraft, indem innerhalb der Kugel ein nicht-komprimierbares Medium 136 und ein komprimierbares Medium 137 vorhanden ist. Der Druck des Mediums wird durch einen Kolben 138 mit einem Dichtungsring 139 und einer Kolbenstange 140 reguliert, die direkt mit der Betätigungskraft verbunden ist. Der Kolben 138 kann in dem Zylinder 141 der Kugel gleiten. Der Anschlag 135 sichert die Kugel auf der Kolbenstange 140.
  • 10A, B, C, D zeigen einen verbesserten Kolben, wo der Überschuss der Haut durch kleine Querschnitte der Kammer gelöst werden kann, was eine verbesserte Lebensdauer und geringere Reibung bedeutet. Diese Methode berücksichtigt die Tatsache, dass eine Aufhängung der Feder an der Kolbenstange sich an der Kolbenstange verschieben und/oder sich darüber drehen kann, zu einer Position, die weiter von der Seite des Kolbens entfernt ist, wo der höchste Druck in der Kammer vorliegt. Eine Feder zwischen der bewegbaren Kappe und einem Anschlag an der Kolbenstange fungiert als ein anderes Lastreguliermittel.
  • 10A zeigt einen Längsquerschnitt der Kammer 169 einer Pumpe gemäß der Erfindung, mit zwei Positionen des Kolbens 168 bzw. 168'.
  • 10B zeigt einen Kolben mit einer aufpumpbaren Haut mit Fasern 171 in zumindest zwei Schichten mit einer Faserarchitektur, die angenähert in einer Kugel/einem Ellipsoid resultiert, wenn sie aufgepumpt ist. Die Innenseite des Kolbens kann eine undurchlässige Schicht 192 sein, wenn die Haut nicht dicht ist. Das Medium ist eine Kombination eines komprimierbaren Mediums 173, zum Beispiel Luft, und eines nicht-komprimierbaren Mediums 174, zum Beispiel Wasser. Die haut 171 ist am Ende einer Kappe 175 angebracht, die an der Kolbenstange 176 befestigt ist. Das andere Ende der Haut ist fest an die bewegbare Kappe 177 angelenkt, welche über die Kolbenstange 176 gleiten kann. Die Kappe 177 wird durch eine Feder 178 zum Druckteil der Kammer 169 hingedrückt, wobei die Feder am anderen Ende zu einer Schiebe 179 gedrückt wird, welche an der Kolbenstange 176 befestigt ist. Die Dichtkante 167.
  • 10C zeigt den Kolben von 10B am ende des Pumphubs. Die Feder 178' ist zusammengedrückt. Das gleiche gilt für das nicht-komprimierbare Medium 174' und das komprimierbare Medium 173'. Die Haut 170' ist verformt und hat nun eine große Dichtfläche 160'.
  • Die 11A, B, C zeigen einen Kolben, der an seinen beiden enden in Richtung der Bewegung der Kolbenstange eine bewegbare Kappe aufweist, die das überschüssige Material wegnimmt. Dies ist eine Verbesserung für einen Kolben in einer Einwegkolbenpumpe, aber insbesondere ist es nun möglich, einen Kolben in einer doppelt wirkenden Pumpe zu verwenden, wo jeder Hub, also auch der Einfachhub, ein Pumpenhub ist. Die Bewegung der Haut während des Betriebs wird durch Anschläge an der Kolbenstange indirekt begrenzt. Diese sind so positioniert, dass der Druck eines Mediums in der Kammer den Kolben von der Kolbenstange nicht abstreifen kann.
  • 11A zeigt einen Längsquerschnitt der Kammer mit einem verbesserten Kolbenhub 208 am Beginn und am Ende (208') eines Hubs.
  • 11B zeigt eine neunte Ausführung des Kolbens 208 am Beginn und am Ende (208') eines Hubs.
  • 11B zeigt eine neunte Ausführung des Kolbens 208. Die Haut einer Kugel ist vergleichbar mit jener von 10. Eine undurchlässige Schicht 190 darin wird nun dicht in die obere Kappe 191 und die untere Kappe 192 hinein gequetscht. Details der Kappen sind nicht gezeigt und es können alle Montagemethoden angewendet werden. Beide Kappen 191, 192 können sich auf der Kolbenstange 195 verschieben und/oder darüber drehen. Dies kann durch verschiedene Methoden erfolgen, wie zum Beispiel unterschiedliche Arten von Lagern, die nicht gezeigt sind. Die obere Kappe 191 kann sich nur aufwärts bewegen, wegen des Vorhandenseins des Anschlags 196 innerhalb des Kolbens. Die untere Kappe 192 kann sich nur nach unten bewegen, weil der Anschlag 197 eine Aufwärtsbewegung verhindert. Die 'Abstimmung' der Dichtkraft umfasst eine Kombination eines nicht-komprimierbaren Mediums 205 und eines komprimierbaren Mediums 206 innerhalb der Kugel, einen Federkraftbetätigungskolben 126 innerhalb der Kolbenstangen 195. Das Medium kann frei durch die Wand 207 der Kolbenstange durch Löcher 199, 200, 201 hindurch fließen. O-Ringe oder dergleichen 202, 203 in der oberen Kappe und in der unteren Kappe dichten jeweils die Kappen 191, 192 zur Kolbenstange ab. Die Kappe 204, die als Schraubbaugruppe am Ende der Kolbenstange 195 gezeigt ist, dichtet die Kolbenstange ab. Vergleichbare Anschläge können anderswo an der Kolbenstange angeordnet werden, in Abhängigkeit von der erforderten Bewegung der Haut.
  • 11C zeigt den Kolben von 11B am Ende des Pumphubs. Die obere Kappe 191 wird über eine Distanz x von dem Anschlag 196 wegbewegt, während die untere Kappe 192 gegen den Anschlag 197 gedrückt wird. Das komprimierbare Medium 206 und das nicht-komprimierbare Medium 205'.
  • 12A, B, C zeigen einen Kolben, der in Bezug auf die vorangehenden verbessert wird. Die Verbesserungen haben mit einer besseren Abstimmung der Dichtkraft durch die Lastreguliermittel zu tun, eine Reibungsreduktion durch eine kleinere Dichtkontaktfläche, insbesondere durch kleinere Querschnittsflächen. Die verbesserte Abstimmung bezieht sich auf die Tatsache, dass der Druck innerhalb des Kolbens nun direkt durch den Druck in der Kammer beeinflusst wird, aufgrund eines Paars von Kolben auf der gleichen Kolbenstange, und durch das unabhängige Vorhandensein einer Betätigungskraft auf die Kolbenstange. Dies kann insbesondere während eines Stopps im Pumphub vorteilhaft sein, wenn sich die Betätigungskraft ändern sollte, zum Beispiel zunehmen, weil die Dichtkraft konstant bleibt und kein Dichtverlust auftritt. Am Ende eines Pumphubs, wenn der Druck in der Kammer abnimmt, wird das Zurückziehen aufgrund der geringeren Reibungskräfte leichter. Im Falle einer doppelt wirkenden Pumpe kann das Lastreguliermittel durch beide Seiten des Kolbens beeinflusst werden, zum Beispiel durch eine doppelte Anordnung dieses Lastreguliermittels (nicht gezeigt). Die gezeigte Anordnung der Kolben passt zu einer Spezifikation: zum Beispiel wird eine Druckzunahme in der Kammer einen zunehmenden Druck in dem Kolben ergeben. Andere Spezifikationen können in anderen Anordnungen resultieren (siehe bitte Seite 38–40). Die Relation kann so ausgestaltet sein, dass die Zunahme unterschiedlich sein kann, anstatt nur eine lineare Beziehung. Die Konstruktion ist ein Paar von Kolben, die durch eine Kolbenstange verbunden sind. Die Kolben können die gleiche Fläche haben, unterschiedliche Größe und/oder geänderte Flächen.
  • Aufgrund einer spezifischen Faserarchitektur und der gesamten resultierenden Last – sie ist mit etwas Innen-Überdruck gezeigt – ist die Form des Kolbens in Längsquerschnitt eine rhombenartige Figur. Zwei ihrer Ecken arbeiten in diesem Abschnitt als Dichtfläche, was eine reduzierte Kontaktfläche ergibt, durch kleinere Transversalquerschnitte der Kammer. Die Größe der Kontaktfläche kann durch das Vorhandensein einer gerippten Außenoberfläche der Haut des Kolbens noch weiter erhöht werden. Die Wand der Kammer und/oder die Außenseite des Kolbens kann auch eine Beschichtung haben, wie zum Beispiel Nylon, oder kann aus reibungsarmen Materialien hergestellt sein.
  • 12A zeigt einen Längsquerschnitt einer Kolbenkammerkombination in einer zehnten Ausführung eines Kolbens 222 am Beginn und am Ende (222') eines Hubs in der Kammer 216.
  • 12B zeigt einen Kolben, dessen Hauptkonstruktion in 11B und 11C gezeigt ist. Die Haut umfasst Außenrippen 210. Die Haut und die undurchlässige Schicht 190 an der Innenseite werden oben zwischen einem inneren Teil 211 und einem äußeren Teil 212 zusammengedrückt, welche miteinander verschraubt werden. Unten ist eine ähnliche Konstruktion vorhanden, mit dem inneren Teil 213 und dem äußeren Teil 214. Innerhalb des Kolbens befindet sich ein komprimierbares Medium 215 und ein nicht-komprimierbares Medium 219. Der Druck innerhalb des Kolbens wird durch eine Kolbenanordnung abgestimmt, die durch den Druck der Kammer 216 direkt aktiviert wird. Der untere Kolben 148, der mit der Druckkammer 216 verbunden ist, ist auf einer Kolbenstange 217 angeordnet, während an der anderen Seite ein anderer Kolben 149 angebracht ist, der mit einem Medium des Kolbens 222 verbunden ist. Die Kolbenstange 217 wird von einem Gleitlager 218 geführt – oder es können auch andere Lagertypen verwendet werden (nicht gezeigt). Die Kolben an beiden Seiten der Kolbenstange 217 können unterschiedliche Durchmesser haben – es ist sogar möglich, dass der Zylinder 212, diese bewegen sich hinein, gegen zwei Kammern ausgetauscht werden, die von einem Typ gemäß dieser Erfindung sein können – darin, dass der Kolben und/oder die Kolben auch von einem Typ gemäß dieser Erfindung sind. Die Dichtkante 220. Die Kolbenstange 224, die Distanz d1 zwischen dem Kolben 148 und einer Öffnung 223.
  • 12C zeigt den Kolben von 12A an Ende eines Hubs, wo sich in der Kammer 216 noch Hochdruck befindet. Die Dichtkante 220'. Die Lastreguliermittel 148' haben eine unterschiedliche Distanz von der Öffnung 223 zur Kammer hin. Die Kolben 148' und 149' sind mit einer größeren Distanz von der Öffnung 223 gezeigt, als in 12B: d2.
  • Die 13A, B, C zeigen eine Kombination einer Pumpe mit einer Druckkammer mit einer elastischen formbaren Wand mit unterschiedlichen transversalen Querschnittsflächen und einem Kolben mit einer festen geometrischen Form. Innerhalb eines Gehäuses wie zum Beispiel des Zylinders mit festen geometrischen Größen ist eine aufpumpbare Kammer angeordnet, die mit einem Medium aufpumpbar ist (einem nicht-komprimierbaren und/oder einem komprimierbaren Medium). Auch besteht die Möglichkeit, dass das Gehäuse weggelassen werden kann. Die aufpumpbare wand umfasst zum Beispiel ein Trägerfaser-Abdeckungskomposit oder auch eine hinzugefügte undurchlässige Haut. Der Winkel der Dichtoberfläche des Kolbens ist etwas größer als der vergleichbare Winkel der Wand der Kammer in Bezug auf eine Achse parallel zur Bewegung. Dieser Unterschied zwischen den Winkeln und die Tatsache, dass die momentanen Verformungen der Wand durch den Kolben etwas verzögert stattfinden (indem man zum Beispiel ein viskoses, nicht-komprimierbares Medium in der Wand der Kammer hat und/oder die richtige Abstimmung des Lastreguliermittels, die ähnlich jenen sind, die für die Kolben gezeigt worden sind), ergibt eine Dichtkante, deren Abstand zur Mittelachse der Kammer während der Bewegung zwischen den zwei Kolben- und/oder Kammerpositionen variieren kann. Dies ergibt Änderungen der Querschnittsfläche während eines Hubs, und hierdurch eine bestimmbare Betätigungskraft. Der Querschnitt des Kolbens in der Bewegungsrichtung kann jedoch auch gleich sein, oder mit einem negativen Winkel in Bezug auf den Winkel der Kammer – in diesen Fällen sollte die 'Nase des Kolbens abgerundet sein. In den letzteren Fällen ist es schwieriger, eine sich verändernde Querschnittsfläche vorzusehen und hierdurch eine bestimmbare Betätigungskraft. Die Wand der Kammer kann mit allen bereits gezeigten Lastreguliermitteln ausgestattet werden, wie in 12B gezeigt, und falls erforderlich mit den Formreguliermitteln.
  • 13A zeigt den Kolben 230 an vier Kolbenstellungen in einer Kammer 231. Um eine aufpumpbare Wand herum ein Gehäuse 234 mit festen geometrischen Größen. Innerhalb der Wand 234 ein komprimierbares Medium 232 und ein nicht-komprimierbares Medium 233. Es kann eine Ventilanordnung zum Aufpumpen der Wand vorhanden sein (nicht gezeigt). Die Form des Kolbens an der drucklosen Seite ist ein Beispiel, um das Prinzip der Dichtkante zu zeigen.
  • 13B zeigt den Kolben nach dem Beginn eines Hubs. Der Abstand von der Dichtkante 235 und der Mittelachse 236 ist z1. Der Winkel ξ zwischen der Kolbendichtungskante 235 und der Mittelachse 236 der Kammer. Der Winkel v zwischen der Wand der Kammer und der Mittelachse 236. Der Winkel ξ ist kleiner gezeigt als der Winkel v. Die Dichtkante 235 ist so angeordnet, dass der Winkel v so groß wie der Winkel ξ wird.
  • Andere Ausführungen des Kolbens sind nicht gezeigt.
  • 13C zeigt den Kolben während eines Hubs. Der Abstand von der Dichtkante 235 und der Mittelachse 326 ist z2 – diese Distanz ist kleiner als z1.
  • 13D zeigt den Kolben angenähert am Ende des Hubs. Die Distanz von der Dichtkante 235 und der Mittelachse 236 ist z3 – diese Distanz ist kleiner als z2.
  • 14 zeigt eine Kombination einer Wand der Kammer und des Kolbens, die veränderliche geometrische Formen haben, während sich während des Pumphubs aneinander anpassen, um eine durchgehende Dichtung zu ermöglichen. Nun ist die Kammer von 13A mit nur einem nicht-komprimierbaren Medium 237 und einem Kolben 222 zu Beginn eines Hubs gezeigt, während der Kolben 222 direkt vor dem Ende eines Hubs gezeigt ist. Hier können auch alle anderen Ausführungen des Kolbens angewendet werden, die die Dimensionen ändern können.
  • Wenn die Kolbenpumpe eine Handpumpe zum Aufpumpen eines Reifens ist, kann sie einen integrierten Verbinder aufweisen gemäß jenem, der in PCT/DK96/00055 offenbart ist (einschließlich der US Continuation in Part vom 18.04.1997 ), PCT/DK97/00223 und/oder PCT/DK98/00507 . Die Verbinder können einen integrierten Druckmesser jedes Typs aufweisen. In einer Kolbenpumpe gemäß der Erfindung, die zum Beispiel als Bodenpumpe oder „Autopumpe" zu Aufblaszwecken verwendet wird, kann in dieser Pumpe eine Druckmessanordnung integriert sein.
  • Oben sind aufpumpbare Kolben mit einer Haut mit einer Faserarchitektur gezeigt worden, wo in dem Kolben in Bezug auf den Druck in der Kammer ein Überdruck anliegt. Es ist jedoch auch möglich, einen gleichen oder niedrigeren Druck im Kolben als in der Kammer zu haben – die Fasern stehen dann unter Druck anstatt unter Spannung. Die resultierende Form kann von der in den Zeichnungen unterschiedlich sein. In diesen Fasern müssen die Lasterguliermittel andersartig abgestimmt werden, und die Fasern müssen gestützt werden. Die zum Beispiel in den 9D oder 12B gezeigten Lastreguliermittel sollten so konstruiert werden, dass die Bewegung des Kolbenmittels einen Sog in dem Kolben ergibt, zum Beispiel durch Dehnstreckung der Kolbenstange, sodass die Kolben nun an der anderen Seite der Löcher in der Kolbenstange sind. Die Formänderung des Kolbens ist dann unterschiedlich, und kann einen Kollaps erhalten. Dies wird die Lebensdauer reduzieren.
  • Mit all diesen Ausführungen können zuverlässige und kostengünstige Pumpen erhalten werden, für für manuellen Betrieb optimiert sind, zum Beispiel Universalfahrradpumpen zur Bedienung durch Frauen und Teenager. Die Form der Wände der Druckkammer (der Längs- und/oder Transversalquerschnitt) und/oder der Kolbenmittel der gezeigten Pumpen sind Beispiele und können in Abhängigkeit von der Pumpenkonstruktion/-spezifikation verändert werden. Die Erfindung kann auch mit allen Arten von Pumpen verwendet werden, zum Beispiel mehrstufigen Kolbenpumpen sowie Doppelfunktionspumpen, Kolbenpumpen, die von einem Motor angetrieben sind, Pumpen, wo sich zum Beispiel nur die Kammer oder der Kolben bewegt, sowie auch Typen, wo sich sowohl die Kammer als auch der Kolben gleichzeitig bewegen. In den Kolbenpumpen kann jede Art von Medium gepumpt werden. Diese Pumpen können für alle Anwendungen verwendet werden, zum Beispiel bei pneumatischen und/oder hydraulischen Anwendungen. Auch ist die Erfindung auf Pumpen anwendbar, die nicht manuell betätigt werden. Die Reduktion der ausgeübten Kraft bedeutet wesentliche Einsparungen bei den Investitionen für die Ausstattung und eine wesentliche Energieersparnis während des Betriebs. Die Kammern können zum Beispiel durch Spritzguss ausgezogenen Rohre etc. hergestellt werden.
  • Die bevorzugten Ausführungen der Kombination einer Kammer und eines Kolbens sind als Beispiele zur Verwendung in Kolbenpumpen beschrieben worden. Dies soll jedoch den Umfang der Erfindung nicht auf die Anwendung beschränken, was hauptsächlich die Ventilanordnung der Kammer ist, abgesehen von der Tatsache, welcher Gegenstand oder welches Medium die Bewegung einleitet, was für den Anwendungstyp entscheidend ist: Pumpe, Betätigungsglied, Stoßdämpfer oder Motor. In einer Kolbenpumpe wird ein Medium in eine Kammer gesaugt, welche danach durch eine Ventilanordnung geschlossen wird. Das Medium wird durch die Bewegung der Kammer oder des Kolbens komprimiert, und ein Ventil lässt das komprimierte Medium aus der Kammer aus. In einem Betätigungsglied wird ein Medium durch eine Ventilanordnung in eine Kammer gedrückt und der Kolben und/oder die Kammer wird bewegt, was die Bewegung einer angebrachten Vorrichtung einleitet. In Stoßdämpfern kann die Kammer vollständig geschlossen werden, wobei in der Kammer ein komprimierbares Medium durch die Bewegung der Kammer und/oder des Kolbens komprimiert werden kann. Falls sich innerhalb der Kammer ein nicht-komprimierbares Medium befindet, kann zum Beispiel der Kolben mit verschiedenen kleinen Kanälen ausgestattet sein, die eine dynamische Reibung ergeben, sodass die Bewegung verlangsamt wird.
  • Ferner kann die Erfindung auch auch auf Antriebsanwendungen angewendet werden, wo ein Medium dazu benutzt wird, um einen Kolben und/oder eine Kammer zu bewegen, die sich um Achse herum drehen kann, wie zum Beispiel in einem Motor. Die Prinzipien gemäß dieser Erfindung sind auf alle oben erwähnten Anwendungen anwendbar. Die Prinzipien der Erfindung können auch in anderen pneumatischen und/oder hydraulischen Anwendungen als den oben erwähnten Kolbenpumpen angewendet werden. Bezugszahlen – Eine eine Kammer und einen Kolben aufweisende Vorrichtung
    1 Druck-)Kammer Fig. 3A
    2 Wandabschnitt Fig. 3A
    3 Wandabschnitt Fig. 3A
    4 Wandabschnitt Fig. 3A
    5 Wandabschnitt Fig. 3A
    6 Kolbenstange Fig. 3A
    7 Kappe Fig. 3A
    8 Dichtungsabschnitt Fig. 3B
    8' Dichtungsabschnitt Fig. 3C
    9 Lastabschnitt Fig. 3B
    9' Lastabschnitt Fig. 3C
    9.1 Segment Fig. 3B
    9.2 Segment Fig. 3B
    9.3 Segment Fig. 3B
    10 Stützabschnitt Fig. 3B
    11 Sperrmittel Fig. 3B
    12 Einlass Fig. 3B
    13 Ventil Fig. 3B
    14 Auslasskanal Fig. 3C
    15 Mittel Fig. 3C
    16 Übergang Fig. 3A
    17 Übergang Fig. 3A
    18 Übergang Fig. 3A
    19 Mittelachse Fig. 3A
    20 Kolben Fig. 3A
    20' Kolben Fig. 3A
    21 (Druck-)Kammer Fig. 4A
    22 Kühlrippen Fig. 4A
    23 Kolbenstange Fig. 4A
    24 Kappe Fig. 4A
    25 Dichtungsabschnitt Fig. 4B
    25' Dichtungsmittel Fig. 4C
    26 Mittel Fig. 4B*
    27 Teil (der Kolbenstange) Fig. 4B
    28 Stützabschnitt Fig. 4B
    29 Ring Fig. 4B
    30 Achse Fig. 4B
    31 Lastabschnitt Fig. 4B
    32 Loch Fig. 4B
    33 Stoppfläche Fig. 4C*
    34 Mittel Fig. 4C*
    35 Feder Fig. 4C
    36 Kolben Fig. 4A
    36' Kolben Fig. 4A
    37 Dichtkante Fig. 3B
    38 Dichtkante Fig. 4B
    38' Dichtkante Fig. 4C
    39 Mittelachse Fig. 5B
    40 Dichtmittel Fig. 5B
    40' Dichtmittel Fig. 5C
    41 Dichtmittel/O-Ring Fig. 5B
    41' Dichtmittel Fig. 5C
    42 Feder Fig. 5B
    43 Stützmittel Fig. 5B
    44 Achse Fig. 5B
    45 Kolbenstange Fig. 5B
    46 Feder Fig. 5B
    46' Feder Fig. 5C
    47 Träger Fig. 5D
    48 Dichtkante Fig. 3B
    49 Kolben Fig. 3A
    49' Kolben Fig. 3A
    50 Kolbenmittel Fig.6B
    50' Kolbenmittel Fig.6C
    51 Verstärkung Fig.6B
    52 Klemme Fig.6B
    53 Vorsprung Fig.6B
    54 Abdeckung Fig.6B
    54' Abdeckung Fig.6C
    55 Träger Fig.6B
    55' Träger Fig.6C
    56 Rippe Fig.6B
    57 Rippe Fig.6B
    58 Dichtkante Fig.6B
    59 Kolben Fig.6A
    59 Kolben Fig.6A
    60 (Druck-)Kammer Fig.6A
    61 Wandabschnitt Fig.6A
    62 Wandabschnitt Fig.6A
    63 Wandabschnitt Fig.6A
    64 Wandabschnitt Fig.6A
    65 Wandabschnitt Fig.6A
    66 Übergang Fig.6A
    67 Übergang Fig.6A
    68 Übergang Fig.6A
    69 Übergang Fig.6A
    70 (Druck-)Kammer Fig.7A
    71 (zylindrischer) Abschnitt Fig.7A
    72 Übergang Fig.7A
    73 Abschnitt (konkave) Kurve Fig.7A
    74 Übergang Fig.7A
    75 Abschnitt (zylindrisch) Fig.7A
    76 Kolben Fig.7A
    76' Kolben Fig.7C
    77 Auslasskanal Fig.7C
    78 Rückschlagventil Fig.7A
    79 Lastmittel/Material Fig.7D
    80 Dichtmittel Fig.7B
    80' Dichtmittel Fig.7C
    81 Versteifung Fig.7B
    82 Versteifung Fig.7B
    83 Dichtkante Fig.7B
    84 Stützmittel Fig.7B
    85 Knick Fig.7B
    86 Verbindung Fig.7B
    87 Knicke Fig.7C
    90 (Druck-)Kammer Fig.8A
    91 Abschnitt (konvexe) Kurve Fig.8A
    92 Kolben Fig.8A
    92' Kolben Fig.8A
    93 Auslasskanal Fig.8A
    94 Einlasskanal Fig.8A
    95 Rückschlagventil Fig.8A
    96 Rückschlagventil Fig.8A
    97 Kolbenstange Fig.8B
    99 Träger Fig.8B
    100 Verstärkung Fig.8B
    101 Abdeckung Fig.8B
    102 Dichtkante Fig.8B
    102' Dichtkante Fig.8C
    103 Medium (komprimiert) Fig.8B
    103' Medium (komprimiert) Fig.8C
    110 Haut Fig.5G
    110' Haut Fig.5H
    111 Fasern Fig.5G
    112 Dichtungsabschnitt Fig.5G
    113 Federkraftring Fig.5G
    114 Ring Fig.5G
    117 Dichtkante Fig.9C
    118 Kolben Fig.5F
    118' Kolben Fig.5F
    120 Kolbenstange Fig.9B
    121 Kappe Fig.9B
    122 Kappe Fig.9B
    123 Loch Fig.9B
    124 Medium (nicht-komprimierbar) Fig.9B
    124' Medium (nicht-komprimierbar) Fig.9C
    125 Kanal (hohl) Fig.9B
    126 Kolben (beweglich) Fig.9B
    127 Feder Fig.9B
    128 Kolbenstange (**) Fig.9B
    129 Dichtkante Fig.9B
    130 Fasern Fig.9B
    131 Abdeckung Fig.9B
    132 Träger Fig.9B
    133 Blase (undurchlässig) Fig.9B
    135 Schulter Fig.9C
    136 Medium (nicht-komprimierbar) Fig.9D
    137 Medium (komprimierbar) Fig.9D
    138 Kolben Fig.9D
    138' Kolben Fig.9D
    139 Ring (Dichtung) Fig.9D
    140 Kolbenstange Fig.9D
    141 Zylinder Fig.9D
    145 Stopp Fig.9D
    146 Kolben Fig.9A
    146' Kolben Fig.9A
    148 Kolben (beweglich) Fig.12B
    148' Kolben (beweglich) Fig.12C
    149 Kolben (beweglich) Fig.12B
    149' Kolben (beweglich) Fig.12C
    150 Querschnitt G-G Fig.7H
    151 Übergang Fig.7H
    152 Querschnitt H-H Fig.7G
    153 Übergang Fig.7I
    154 Querschnitt Fig.7I
    155 Wandabschnitt Fig.7G
    156 Wandabschnitt Fig.7G
    157 Wandabschnitt Fig.7G
    158 Wandabschnitt Fig.7G
    159 Übergang Fig.7G
    160 Übergang Fig.7G
    161 Übergang Fig.7G
    167 Dichtkante Fig.10B
    167' Dichtkante Fig.10B
    168 Kolben Fig.10A
    168' Kolben Fig.10A
    169 (Druck-)Kammer Fig.10A
    170 Haut Fig.10B
    170' Haut Fig.10C
    171 Fasern Fig.10B
    172 Schicht (undurchlässig) Fig.10B
    173 Medium (komprimierbar) Fig.10B
    173' Medium (komprimierbar) Fig.10C
    174 Medium (nicht-komprimierbar) Fig.10B
    174' Medium (nicht-komprimierbar) 1Fig.10C
    175 Kappe Fig.10B
    176 Kolbenstange Fig.10B
    177 Kappe (beweglich) Fig.10B
    178 Feder Fig.10B
    178' Feder Fig.10C
    179 Anschlag Fig.10B
    180 Kolbenstange Fig.6E
    181 Abdeckung Fig.6E
    182 Vorsprung Fig.6E
    183 Federkraftelement Fig.6E
    184 Stützmittel/Fasern Fig.6E
    185 Träger Fig.6E
    186 Kanäle Fig.6E
    187 Oberseite (des Kegels) Fig.6E
    188 Dichtkante Fig.6E
    189 Kolben Fig.6E
    189' Kolben Fig.6D
    190 Schicht (undurchlässig) Fig.6D
    191 Kappe (beweglich) Fig.11B
    192 Kappe (beweglich) Fig.11B
    193 Kante (eng zusammengedrückt) Fig.11B
    194 Kante (eng zusammengedrückt) Fig.11B
    195 Kolbenstange Fig.11B
    196 Anschlag Fig.11B
    197 Anschlag Fig.11B
    198' Dichtkante Fig.11C
    199 Loch Fig.11B
    200 Loch Fig.11B
    201 Loch Fig.11B
    202 O-Ring Fig.11B
    203 O-Ring Fig.11B
    204 Kappe (nicht beweglich) Fig.11B
    205 Medium (nicht-komprimierbar) Fig.11B
    206 Medium (komprimierbar) Fig.11B
    207 Wand Fig.11B
    208 Kolben Fig.11A
    208' Kolben Fig.11A
    209 Schicht (undurchlässig) Fig.6E
    210 Rippe Fig.12B
    211 (inneres) Teil Fig.12B
    212 (äußeres) Teil Fig.12B
    213 (inneres) Teil Fig.12B
    214 (äußeres) Teil Fig.12B
    215 Medium (komprimierbar) Fig.12B
    215' Medium (komprimierbar) Fig.12C
    216 Kammer Fig.12A
    217 Kolbenstange (* *) Fig.12B
    218 (Gleit-)Lager Fig.12B
    219 Medium (nicht-komprimierbar) Fig.12B
    219 Medium (nicht-komprimierbar) Fig.12C
    220 Dichtkante Fig.12B
    220' Dichtkante Fig.12C
    221 Zylinder Fig.12B
    222 Kolben Fig.12A
    222' Kolben Fig.12A
    223 Öffnung Fig.12B
    224 Kolbenstange Fig.
    230 Kolben Fig.13A
    231 Kammer Fig.13A
    232 Medium (komprimierbar) Fig.13A
    233 Medium (nicht-komprimierbar) Fig.13A
    234 Gehäuse Fig.13A
    235 Dichtkante Fig.13A
    236 Mittelachse Fig.13A
    237 Medium (nicht-komprimierbar) Fig.14
    238 Wand Fig.13A
    X Teil (der Haut) Fig.8B
    X' Teil Fig.8C
    Y Teil (der Haut) Fig.8B
    Y' Teil Fig.8C
    Z Teil (der Haut) Fig.8B
    Z Teil Fig.8C
    XY Gelenk Fig.8B
    X'Y' Gelenk Fig.8C
    ZZ Gelenk Fig.8B
    Z'Z' Gelenk Fig.8
    α1 Winkel Fig.3B
    α2 Winkel Fig.3C
    β1 Winkel Fig.5B
    β2 Winkel Fig.5C
    ε1 Winkel Fig.5E
    ε2 Winkel Fig.6F
    δ Winkel Fig.9B
    γ Winkel Fig.9B
    λ Winkel Fig.8B
    κ1 Winkel Fig.8B
    κ2 Winkel Fig.8C
    η1 Winkel Fig.8B
    η2 Winkel Fig.8C
    ξ Winkel Fig.13B
    v Winkel Fig.13B
    x Distanz Fig.11C
    y1 Distanz Fig.9B
    y2 Distanz Fig.9C
    z1 Distanz Fig.13B
    z2 Distanz Fig.13C
    z3 Distanz Fig.13D
    d1 Distanz Fig.13B
    d2 Distanz Fig.12C

Claims (31)

  1. Kolben-Kammer-Kombination, umfassend eine längliche Kammer (21, 162), die durch eine innere Kammerwand begrenzt ist und umfassend ein Kolbenmittel (36, 36', 163) in der Kammer, um dichtend beweglich im Verhältnis zu der Kammer zu sein, mindestens zwischen der ersten und zweiten Längsposition der Kammer, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer Querschnitte unterschiedlicher Querschnittsflächen in der ersten und zweiten Längsposition der Kammer und mindestens im Wesentlichen sich fortlaufend unterscheidende Querschnittsflächen in Zwischenlängspositionen zwischen ihrer ersten und zweiten Längsposition umfasst, wobei die Querschnittsfläche in der ersten Längsposition größer ist als die Querschnittsfläche in der zweiten Längsposition, das Kolbenmittel so ausgelegt ist, dass es sich selbst und die Dichtungsmittel an die unterschiedlichen Querschnittsflächen der Kammer während der Relativbewegungen des Kolbenmittels von der ersten Längsposition über die Zwischenlängsposition zu der zweiten Längsposition der Kammer anpasst, wobei das Kolbenmittel (36, 36') umfasst: – ein elastisch verformbares Material (25, 25'), das so angepasst ist, dass es sich selbst an den Querschnitt der Kammer (21) anpasst, wenn sie sich von der ersten zu der zweiten Längsposition der Kammer (21) bewegt, und – eine flache Spiralfeder (31), die eine zentrale Achse (19) im Wesentlichen entlang der Längsachse (19) umfasst, wobei die Feder (31) neben dem elastisch verformbaren Material (25, 25') positioniert ist, sodass sie das elastisch verformbare Material (25, 25') in Längsrichtung stützt.
  2. Kombination nach Anspruch 1, wobei das Kolbenmittel (36, 36') weiter eine Anzahl flacher Stützmittel (28) umfasst, die zwischen dem elastisch verformbaren Material (25, 25') und der Feder (31) positioniert sind, wobei die Stützmittel (28) entlang einer Grenzfläche zwischen der Feder (31) und dem elastisch verformbaren Material (25, 25') drehbar sind.
  3. Kombination nach Anspruch 2, wobei die Stützmittel (28) so angepasst sind, dass sie von einer ersten Position in eine zweite Position drehen, wobei in der ersten Position eine äußere Grenze davon in der ersten Querschnittsfläche umfasst sein kann, und wobei in der zweiten Position eine äußere Grenze davon in der zweiten Querschnittsfläche umfasst sein kann.
  4. Kombination nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Querschnitte der unterschiedlichen Querschnittsflächen unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen, wobei die Veränderung der Querschnittsform der Kammer (162) zwischen der ersten und zweiten Längsposition der Kammer (162) mindestens im Wesentlichen fortlaufend ist, wobei das Kolbenmittel (163) weiter so ausgelegt ist, dass es sich selbst und das Dichtungsmittel an die unterschiedlichen Querschnittsformen anpasst.
  5. Kombination nach Anspruch 4, wobei die Querschnittsform der Kammer (162) in ihrer ersten Längsposition mindestens im Wesentlichen kreisförmig ist, und wobei die Querschnittsform der Kammer (162) in ihrer zweiten Längsposition länglich ist, wie zum Beispiel oval, und eine erste Abmessung aufweist, die mindestens das Zweifache, wie zum Beispiel mindestens das Dreifache, vorzugsweise mindestens das Vierfache einer Abmessung in einem Winkel zur ersten Abmessung beträgt.
  6. Kombination nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Querschnittsform der Kammer (162) in ihrer ersten Längsposition mindestens im Wesentlichen kreisförmig ist, und wobei die Querschnittsform der Kammer (162) in ihrer zweiten Längsposition zwei oder mehr mindestens im Wesentlichen längliche, wie zum Beispiel lappenförmige, Teile umfasst.
  7. Kombination nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei eine erste Umfangslänge der Querschnittsform des Zylinders (162) in seiner ersten Längsposition 80–120%, wie zum Beispiel 85–115%, vorzugsweise 90–110, wie zum Beispiel 95–105, vorzugsweise 98–102%, einer zweiten Umfangslänge der Querschnittsform der Kammer (162) in ihrer zweiten Längsposition beträgt.
  8. Kombination nach Anspruch 7, wobei die erste und zweite Umfangslänge mindestens im Wesentlichen gleich sind.
  9. Verwendung einer Vorrichtung, die eine Kombination eines Kolbenmittels und einer Kammer in einer Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
  10. Verwendung einer Vorrichtung, die eine Kombination eines Kolbenmittels und einer Kammer in einem Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
  11. Verwendung einer Vorrichtung, die eine Kombination eines Kolbens und einer Kammer in einem Betätigungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
  12. Verwendung einer Vorrichtung, die eine Kombination eines Kolbens und einer Kammer in einem Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
  13. Pumpe, wobei diese eine Vorrichtung umfasst, die eine Kombination eines Kolbens und einer Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
  14. Stoßdämpfer, wobei dieser eine Vorrichtung umfasst, die eine Kombination eines Kolbens und einer Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
  15. Betätigungsglied, wobei dieses eine Vorrichtung umfasst, die eine Kombination eines Kolbens und einer Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
  16. Motor, wobei dieser eine Vorrichtung umfasst, die eine Kombination eines Kolbens und einer Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
  17. Pumpe zum Pumpen einer Flüssigkeit, wobei die Pumpe umfasst: – eine Kombination nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – Mittel zum Eingreifen in das Kolbenmittel von einer Position außerhalb der Kammer, – einen Flüssigkeitseingang, der mit der Kammer verbunden ist und Ventilmittel umfasst, und – einen Flüssigkeitsausgang, der mit der Kammer verbunden ist.
  18. Pumpe nach Anspruch 17, wobei die Mittel zum Eingreifen eine äußere Position aufweisen, in der sich das Kolbenmittel in der ersten Längsposition der Kammer befindet, und eine innere Position, in der sich das Kolbenmittel in der zweiten Längsposition der Kammer befindet.
  19. Pumpe nach Anspruch 17, wobei die Mittel zum Eingreifen eine äußere Position aufweisen, in der sich das Kolbenmittel in der zweiten Längsposition der Kammer befindet, und eine innere Position, in der sich das Kolbenmittel in der ersten Längsposition der Kammer befindet.
  20. Stoßdämpfer, umfassend: – eine Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 16, – Mittel zum Eingreifen in das Kolbenmittel von einer Position außerhalb der Kammer, wobei die Mittel zum Eingreifen eine äußere Position aufweisen, in der sich das Kolbenmittel in der ersten Längsposition der Kammer befindet, und eine innere Position, in der sich das Kolbenmittel in der zweiten Längsposition befindet.
  21. Stoßdämpfer nach Anspruch 20, weiter umfassend einen Flüssigkeitseingang, der mit der Kammer verbunden ist und umfassend ein Ventilmittel.
  22. Stoßdämpfer nach Anspruch 20 oder 21, weiter umfassend einen Flüssigkeitsausgang, der mit der Kammer verbunden ist und umfassend ein Ventilmittel.
  23. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die Kammer und das Kolbenmittel einen mindestens im Wesentlichen abgedichteten Hohlraum bilden, der eine Flüssigkeit umfasst, wobei die Flüssigkeit komprimiert wird, wenn sich das Kolbenmittel von der ersten in die zweite Längsposition der Kammer bewegt.
  24. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 20 bis 22, weiter umfassend Mittel zum Vorspannen des Kolbenmittels zur ersten Längsposition der Kammer hin.
  25. Betätigungsglied, umfassend: – eine Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 16, – Mittel zum Eingreifen in das Kolbenmittel von einer Position außerhalb der Kammer, – Mittel zum Einlassen von Flüssigkeit in die Kammer, um das Kolbenmittel zwischen der ersten und der zweiten Längsposition der Kammer zu verschieben.
  26. Betätigungsglied nach Anspruch 25, weiter umfassend einen Flüssigkeitseingang, der mit der Kammer verbunden ist und Ventilmittel umfasst.
  27. Betätigungsglied nach Anspruch 25 oder 26, weiter umfassend einen Flüssigkeitsausgang, der mit der Kammer verbunden ist und ein Ventilmittel umfasst.
  28. Betätigungsglied nach einem der Ansprüche 25 bis 27, weiter umfassend Mittel zum Vorspannen der Kolbenmittel zu der ersten oder zweiten Längsposition der Kammer hin.
  29. Betätigungsglied nach einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei die Mittel zum Einlassen Mittel zum Einlassen von unter Druck stehender Flüssigkeit in die Kammer umfassen.
  30. Betätigungsglied nach einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei die Mittel zum Einlassen so angepasst sind, dass sie eine brennbare Flüssigkeit, wie zum Beispiel Benzin oder Diesel, in die Kammer einlassen, und wobei das Betätigungsglied weiter Mittel zum Verbrennen der brennbaren Flüssigkeit umfasst.
  31. Betätigungsglied nach einem der Ansprüche 25 bis 28, weiter umfassend eine Kurbel, die so angepasst ist, dass sie die Verschiebung des Kolbenmittels in eine Drehung der Kurbel übersetzt.
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