DE705667C - Fluessigkeitskolbenpumpe - Google Patents

Fluessigkeitskolbenpumpe

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Publication number
DE705667C
DE705667C DES129232D DES0129232D DE705667C DE 705667 C DE705667 C DE 705667C DE S129232 D DES129232 D DE S129232D DE S0129232 D DES0129232 D DE S0129232D DE 705667 C DE705667 C DE 705667C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
liquid
pump
conical
passage channel
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Expired
Application number
DES129232D
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Franz Dardin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schuckertwerke AG, Siemens AG filed Critical Siemens Schuckertwerke AG
Priority to DES129232D priority Critical patent/DE705667C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE705667C publication Critical patent/DE705667C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F7/00Pumps displacing fluids by using inertia thereof, e.g. by generating vibrations therein
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F04B17/042Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

  • Flüssigkeitskelbenpumpe Die bisher bekannten, zur Förderung von Flüssigkeiten dienenden Kolbenpumpen arbeiten meist so, daß die ztl fördernde Flüssigkeit durch eine Saugleitung in den Zylinder "e_ saugt und von diesem durch den Druckhub in eine an den Zylinder angeschlossene Druckleitung gepreßt wird. In der Sau- und Druckleitung werden - dabei Klappen oder Ventile angeordnet, die dafür sorgen, daß die in den Zylinder gesaugte Flüssigkeit nicht in die Druckleitung zurücktreten kann und daß die in die Druckleitung geförderte Flüssigkeit beim Saughub nicht mehr in den Zylinder zurückfließen kann. Es sind auch schon Pumpen bekannt, welche ohne Ventile oder Abschlußklappen in der Saug' und Druckleitung arbeiten. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art wird die Flüssigkeit durch den zwischen dem Förderkanal und dem Kolben befindlichen Raum gefördert. Um ein Zurückfließen der Flüssigkeit gegen die Förderrichtung zu verhüten, sind besondere hakenfürmige Ringe am Außenumfang des Förderkolbens und am Innenumfang des Förderkanals angeordnet. Eine andere ohne Abschlußventil arbeitende Pumpe besitzt einen mit einer glatten zylindrischen Bohrung versehenen Kolben, durch den die Flüssigkeit beim Saughub hindurchfließt. Beim nachfolgenden Druckhub wird hier der weitaus größte Teil der Flüssigkeit wieder in der entgegengesetzten Richtung zurückströmen, weil besondere Vorrichtungen, die ein Zurückfließen verhindern könnten, nicht vorhanden sind. Es sind schließlich auch schon mit durchbohrtem Kolben arbeitende Pumpen bekannt, bei denen der Schwirigkolben beim Druckhub mit einer sehr großen Fläche auf die im Arbeitsraum der Pumpe eingeschlossene Flüssigkeit drückt. Hierbei lassen sich erhebliche Wirbelbildungen nicht vermeiden.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine vorzugsweise elektrornagnetisch, z. B. mit Hilfe einer Membran betriebene Flüssigkeitskolbenpumpe, deren Arbeitsraum in ständig offener Verbindung einerseits mit dem Saugraum und andererseits übL#r den init einem kvgeli-en Durchtrittskanal versehenen Hohlkolben init dein Druckrauni stellt.
  • Erfindungsgemäß ist der größte Durchinesser des kegeligen Durchtrittskanals auf der der angesaugten Flüssigkeit zugekehrten Stirnseite des Kolbens gleich dein Kolbendurchmesser der Pumpe, und die engste Stelle des kegeligen Durchtrittskanals fällt in die gegenüberliegende Begrenzungsebene des Kolbens. Durch diese Bauart er-eben sich beim Kolben auf beiden -";eiteii scharfe Kanten, durch die erreicht wird, daß der ])in und her ,geliende Kolben ohne Verwendung voll -Ventilen in der Saug- und Druckleitung den Z, k# ,größten Teil der angesatigten Flüssigkeits-3 t' menge in die Druckleitung fördert und dal.') ein Zurückfließen von geförderter Flüssig1.#eit aus der Druckleitung in den Flüssigkeitsbehälter weitgehend vermieden -wird.
  • 'Zach einer weiteren Ausführun-sfortil der Erfindung wird der Putilpenkolben beweglich in einem Zylinder angeordnet, all dessen unterein Ende Zulaufkanäle für die zu iiirdernde Flüssigkeit vorgesehen sind. Diese Kanäle stehen mit einem an den Zylinder angrenzenden, die zu fördernde Flüssigkeit enthaltenden Rauin in offener Verbindung. Diese Zulaufkanäle sind derart kegelig ausgebildet, daß der größte Durchtrittsquerschnitt dem Aufnallineraum für die Flüss4-1 keit und der kleinste Durcliflußquerscliiiitt dem Innenraum des Arbeitszylinders zugewendet ist.
  • Die Kolbenbewegung muß bei einer ohne Ventile oder Klappen ausgeführten Pumpe ,gemäß der Erfindung so schnell erfolgen, daß der .I weitaus größte Teil der vom Kolben i allgesaugten Flüssigkeit beim Druckhub infolge der Trägheit der Flüssigkeit nicht durch die offenen Zulaufkanäle in den Flüssigkeitsbehälter zurückfließen kann, sondern durch das Kolbeninnere in die ventillose Druckleitung gefördert wird tind daß diese aus dein Kolben in die Druckleitung geförderte Flüssigkeit beim Satighub nicht durch den kegeligen Durchtrittskanal des Kolbens in den Zyliiider zurücktreten kann. Trägt man für die gemäß der Erfindung ausgeführte Pumpe die Fördernienge in Abhängigkeit von der Schwingungszahl auf, so ergibt sich für die jeweils betrachtete Pumpe eine Kurve, die im Bereiche einer bestimmten Schwingungszahl ein .L%Iaximum hat. Die La-e dieses günstig z' t' gen Arbeitsbereiches der Pumpe hängt ab von der Bauforni und den Abmessungen der Pumpe und von der zu fördernden Flüssigkeit.
  • Zum Antrieb des Kolbens können irgendwelche all sich bekannte. eine hin und her Uhende Bewegung ausführende Vorrichtun "Uli \V#F%\'Vlldct werden. Besonders geeignet ist ein Antrieb mit Hilfe eines Elektromagneten init zeitlich veränderlichem Feld, also beispielsweise ein durch Wechselstrom oder durch pulsierenden Gleichstrom erregter E-lektrolliagliet. Eine solche Einrichtung kann nian beispielsweise derart ausbilden, daß das Wechselfeld z. B. auf eine Membran (,federndes Band, gespannter Stahldraht oder ähnliche federnde Körper) einwirkt, mit der der Punipenkolben mittels einer Stange starr verbunden ist. In diesem Falle erfüllt die .\Ieinbran die Aufgabe eine"; Schwungrades bzw. eines Kurbeltriebes und dient zur Begrenzung der Kolbenbewegung.
  • Die Figuren ;,eigen als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Kolbenpurnpe mit elektromagnetischem Antrieb. Mit i ist der in einem Zylinder2 beweglich angeordnete Punipenkolben bezeichnet-, mit dem oberen Teil des Kolbens ist eine Kolbenstange 3 fest verbunden, die all der Mitte z. B. einer Meinban 4 befestigt ist. Die Membran ist in einem Halter5 eingespatint, der gleichzeitig als Träger eines Eisenkeriies 6 eines Antriebsniagneten dient. -Mit 7 ist die Magnetspule bezeichnet. Der Zvlinder 2 ist in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise beispielsweise in einem Behälter 8 eingebaut, welcher von der zu fördernden Flüssigkeit bis zu dem eingezeichneten Spiegel mit Flüssigkeit gefÜllt ist. 9 ist eine Zulaufleitung für die zu fördernde Flüssigkeit. Der Kolben i besitzt einen kegeligen Durchtrittskanal io für die zu fördernde Flüssigkeit. Der größte Durchinesser des Kegels befindet sich auf der unteren Seite des Kolbens und ist gleich dem Kolbendurchniesser, so daß der Kolben an der Unterseite eine scharfe Kante i i besitzt. Die engste Stelle 12 des Durchtrittskanals io fällt in die obere Begrenzungsebene des Kolbens. Über dieser Stelle ist eine ventillose Druckleitung 13 angeordnet. Die Druckleitung kann beispielsweise als biegsame Rohrleitung ausgebildet sein.
  • Im unteren Teil des ZvlinderS 2 sind ventillose Zulaufkanäle 14 vorgesehen, die derart kegelig ausgebildet sind, daß ihr größter Durchtrittsquerschnitt dein Flüssigkeitsbehälter 8 und der kleinste Durchtrittsquerschnitt dem Innenrauni des ZvinderS 2 zugewendet ist.
  • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Kolben und die zugehörigen Druck- und Geschwindigkeitskurven für einen Verdichtungslitil). Fig. 3 zeigt die Druckkurve für den Druck- und Saughub der Pumpe.
  • Die Pumpe arbeitet folgendermaßen: Ini Ruhezustand der Pumpe wird die Flüssigkeit im Zylinder 2 genau so hoch stehen wie im Behälter 8. Wird der Kolben nun unter dem Einfluß des magnetischen Feldes plötzlich nach unten bewegt und nimmt man an, daß die unterhalb des Kolbens befindliche Flüssigkeit vorwiegend nur --durch den Durchtrittskanal io des Kolb(§iis entweichen kann, so erfolgt eine Verdichtung auf einen Druck Pd. Diese Drucksteigerung bewirkt, daff die Flüssigkeit durch die enge Düsenmündung c entweicht. Da nach dem Kontinuitätsgesetz das Gewicht der durchströmenden Flüssigkeit an jeder Stelle des. Düsenquerschnittes dasselbe ist, ergibt sich bei in Richtung der Flüssigkeitsströmung immer kleiner werdendera Düsenquerschnitt, daß die Geschwindigkeit der strömenden Flüssigkeit in Richtung der engen Düsenmündung c immer größer wird, wie dies im Diagramm gemäß Fig.:2 dargestellt ist. Entsprechend der Zunahme der Geschwindigkeit nim t der Druck ab, um an der Düsenmündung einen kleinsten Wert zu erreichen. Die Flüssigkeit verläßt also den Kolben mit einer # o .r ßen Geschwindigkeit.
  • Beim Rückwärtsgang des Kolbens gibt dieser den beim Hingang eingenommenen Raum wieder frei, der dann von dem aus dem Behälter 8 durch Zulaufkanäle zufließenden Wasser wieder aufgefüllt wird. Der Rückwärtsgang des Kolbens erfolgt ebenso -wie die Abwärtsbewegung sehr schnell, was zur Folge hat, daß die aus dem Kolben mit großer Geschwindigkeit ausgetriebene Flüssigkeit in dieser Zeit infolge ihrer Trägheit nicht durch die Öffnung 12 zurückfließen kann. Es kommt hinzu, daß der Strömungswiderstand in der umgekehrten Richtung infolge der plötzlichen Querschnittsverengung viel größer ist als gei der allmählichen Verengung, so daß schon aus diesem Grunde in der gleichen Zeit nicht die gleiche Flüssigkeitsmenge zurückströmen kann. In Wirklichkeit wird ein Rückfluß in dieser Richtung praktisch überhaupt nicht erfolgen, und es kommt eine Flüssigkeitsströmung nur in Richtung auf die Druckseite 13 zustande, obwohl der Pumpenkolblen i an beiden Enden offen ist. Der Druck, gegen den die Pumpe fördern kann, entspricht etwa dem mittleren Druck im Kolben beim Verdichtungshub. Voraussetzung für das richtige Arbeiten der Pumpe ist, daß die im Kolben befindliche Flüssigkeit beim Verdichtungshub überwiegend nur in Richtung auf die Druckleitung strömt und nicht nach rückwärts durch die Zulaufkanäle 14, in denen ja ebenfalls keine Klappen oder Veiitile'vorgesehen sind. Diese Voraussetzung ist, wie praktische Versuche gezeigt haben, schon bei Zulaufkanälen erfüllt, die ohne Rücksichtnahme auf irgendwelche strömungstechnische Vorteile ausgebildet sind. Durch die in der Figur dargestellte bauliche Ausbildung der Zulaufkanäle ergeben sich noch günstigere Verhältnisse, da hierbei der Strömungswiderstand für die Stromrichtung zum Kolben i hin kleiner ist als in umgekehrter Richtung, so daß auch hier ein resultierender Flüssigkeitsstrom in das Innere des Pumpenzylinders 2 übrigbleibt. Man kann die Pumpe gemäß der Erfindung anwenden als Öl- und Brennstoffpumpe für Brennkraftmaschinen, als Kühlwasserpumpe für Brennkraftmaschinen, als Flüssigkeitspumpe in Ab- sorptionsmaschinen mit flüssigem Kälte- und Lösungsmittel, als Pumpe für Grundwassersenkungen bei Grundarbeiten, als Hauswasserpumpe mit Überlaufbehälter, als Schöpfpumpe bei Überflutungen und überhaupt in allen Anlagen, wo eine Förderung von Flüssigkeiten erforderlich ist.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. #Torzugsweise elektromagnetisch, z. B. mit Hilfe einer Membran betriebene Flüssigkeitskolbenpumpe, deren Arbeitsraum in ständig offener Verbindung einerseits mit dem Saugraum und andererseits über den mit einem kegeligen Durchtrittskanal versehenen Hohlkolben mit dem Druckraum steht, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser des kegeligen Durchtrittskanals (io) auf der der angesangten Flüssigkeit zugekehrten Stirnseite des Kolbens gleich dem Kolbendurchmesser der Pumpe ist und daß die engste Stelle des kegeligen Durchtrittskanals in die gegenüberliegende Begrenzungsebene des Kolbens fällt.
  2. 2. Pumpe nach Anspruch i, bei der die Förderwirkung durch die Bewegung des Kolbens innerhalb eines Arbeitszylinders erzielt wird, an den Zulaufkanäle für die zu fördernde Flüssigkeit angeschlossen sind, die mit einem die Flüssigkeit enthaltenden Raum in offener Verbindung stehen, gekennzeichnet durch Anordnung kegeliger Zulaufkanäle (14), deren größter Durchflußquerschnitt dem Aufnahmeraum für die Flüssigkeit und deren kleinster Onerschnitt dem Innenraum des Arbeitszylinders zugewendet ist.
DES129232D 1937-10-23 1937-10-23 Fluessigkeitskolbenpumpe Expired DE705667C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3023708A (en) * 1957-06-14 1962-03-06 Thiele Ernst Valveless pump
US3371611A (en) * 1965-08-31 1968-03-05 Gen Dynamics Corp Hydraulic apparatus
EP0638729A1 (de) * 1993-08-13 1995-02-15 Marzevit Taasiyot Beniya Ltd. Flüssigkeitspumpe und Verfahren
DE102008039956A1 (de) 2008-08-27 2010-03-04 Patrice Weiss Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung von symmetrischen und asymmetrischen, sinusförmigen und nichtsinusförmigen Wanderwellen und deren Anwendung für verschiedene Prozesse. Wanderwellengenerator und Wanderwellenmotor

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EP0638729A1 (de) * 1993-08-13 1995-02-15 Marzevit Taasiyot Beniya Ltd. Flüssigkeitspumpe und Verfahren
DE102008039956A1 (de) 2008-08-27 2010-03-04 Patrice Weiss Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung von symmetrischen und asymmetrischen, sinusförmigen und nichtsinusförmigen Wanderwellen und deren Anwendung für verschiedene Prozesse. Wanderwellengenerator und Wanderwellenmotor

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