DE890307C - Elektromagnetische Kolbenpumpe - Google Patents

Description

• Elektromagnetische Kolbenpumpe Bei der Erfindung handelt es sich um eine Zweizylinderkolbenpumpe, die konstruktionsgemäß durch die nach beiden Seiten erfolgende Hubbewegung eines doppelt wirkenden Magneten direkt über eine Verbindungsstange angetrieben wird. Die elektrische Steuerung wird durch einen direkt auf der Verbindungsstange aufgebauten Schleppschalter erreicht, so daß sich die Arbeitsgeschwindigkeit oder Hubfrequenz jeweils nach der vorhandenen Belastung einstellt.
• Die Pumpe kann sowohl zum Fördern von Flüssigkeiten als auch zum Komprimieren von Gasen benutzt werden und bietet gegenüber den bisher gebräuchlichen und bekannten Ausführungen mit Motorantrieb folgende Vorteile: z. Ersatz des teuren Elektromotors durch zwei Solenoide; 2. Fortfall aller beweglichen Teile und Abdichtungen, daher geringster Energieverlust; bis auf die Kolben verschleißloses Arbeiten; 3. Einfachheit im Aufbau, billige Herstellungsmöglichkeit durch ausschließliche Verwendung von im Massenarbeitsverfahren herzustellenden Ziehteilen; q.. leichte und schnelle Generalüberholung durch einfaches Auswechseln der relativ billigen Zylinder und Kolben; 5. völlig geschlossenes System, daher kein Verlust an Pumpmedium; 6. Fortfall jeglicher Bruchgefahr, da die Solenoide dem Betriebsdruck entsprechend ausgelegt sind und der Anker bei Überlastung stehenbleibt; 7. Kühlung der Solenoidspulen durch den vorbeiziehenden Strom des angesaugten Mediums, dadurch Erhöhung des Wirkungsgrades; B. die Hubfrequenz paßt sich durch die Eigenart der Steuerung den jeweiligen Betriebsverhältnissen, d. h. dem Verbrauch an; g. ein durch die Konstruktion bedingter geringer Raumbedarf; zo. geringer Energiebedarf, dadurch bedingt, daß durch ungefähre Anpassung der magnetischen Kraft an die Kompressionskraft die Magnetspulen äußerst knapp bemessen sein können.
• Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß zwei in getrennten Zylindern arbeitende Kolben durch eine gemeinsame Stange verbunden sind, welche in der Mitte einen Eisenkern trägt, der von zwei nebeneinanderliegenden Zylinderspulen umgeben ist, die wechselweise von Gleichstrom durchflossen werden. Die Zylinder selbst sind an ein abgedichtetes rundes Stahlgehäuse seitlich zentral angeflanscht, in dessen Mitte die in einem Eisenmantel dicht eingekapselten Solenoidspulen angebracht sind. Je nachdem die linke oder rechte Spule eingeschaltet ist, wird der Eisenkern in die linke oder rechte Spule hineingezogen und vermittelt dadurch für den rechten Kolben den Ansaug- und für den linken den Kompressionsvorgang, oder umgekehrt. Durch die obenerwähnte. Schleppschaltervorrichtung werden die beiden Spulen wechselweise ein- und abgeschaltet, so daß sich ein taktweises Hinundherwandern der Kolbenstange und damit ein kontinuierlicher Pumpvorgang ergibt. Als Umschaltvorrichtungen werden dabei erfindungsgemäß solche benutzt, welche sich selbsttätig, d. h. durch die Bewegung der Kolbenstange selbst in den obersten Totlagen umsteuern, z. B> die erwähnten Schleppschalter.
• Die vorstehenden Ausführungen beschreiben nur die günstigste Ausführungsart mit Doppelzylinder und Doppelsolenoid. Eine Ausführung der Pumpe mit einseitigem Krafthub und Federrückführung oder z. B. die Ausbildung der Solenoide als Wechselstromspulen sind selbstverständlich eingeschlossen. Ebenso können bei der elektrischen Umsteuerung andere bekannten technischen Hilfsmittel Verwendung finden.
• Die Abbildungen zeigen schematisch die Erfindung an einem Beispiel, wobei absichtlich auf eine Maßgenauigkeit verzichtet ist. Nach Bekanntsein des grundsätzlichen Arbeitsprinzips ist es für den Fachmann nicht schwer, die Pumpenleistung usw. den jeweiligen Arbeitsbedingungen konstruktionsmäßig anzupassen.
• Abb r zeigt den Aufbau einer Anlage im Aufriß geschnitten. Es sind a, a die beiden Kolben, welche durch die Stange b miteinander verbunden sind. c ist der auf der Kolbenstange z. B. durch Schrauben oder Aufschrammen befestigte Eisenkern. d, d sind zwei kräftige Zylinderspulen, welche in dem Mantelgehäuse c aus Eisen flüssigkeits- und gasdicht gelagert sind. Ein zweites mit dem" Deckel f druckdicht verschlossenes Mantelgehäuse g, in welchem der Spulenmantel z. B. mittels der Schrauben h zentrisch befestigt ist, hat in Boden und Deckel die Öffnungen i, i, über welche mittels der Flansche k, k zentriert die beiden Zylinder 1, l druckdicht angeschlossen sind. Die Kolben a, a sind als Hohlkolben ausgebildet und tragen im Kolbenboden das Einlaßventil. Beim Ansaugvorgang strömt also das Medium, z. B. die Luft, in der gezeichneten Pfeilrichtung durch den Stutzen m im äußeren Mantelgehäuse um den inneren Mantel c herum längs der Kolbenstange durch den Hohlkolben und das Einlaßventil in den Zylinderraum, wird dort komprimiert und durch den Stutzen n ausgeschoben.
• Abb. 2 zeigt noch einmal in etwas größerem Maßstab eine Zylinderseite im Schnitt schematisch in einer zur Vermeidung von -Toträümen -und zur Anpassung an die durch den erfindungsgemäßen Aufbau bedingten Eigentümlichkeiten günstigen Ausführung. In dem Zylinder l ist die Laufbuchse o eingezogen. Zwischen Zylinder- und Laufbuchsenkopf liegt über einer Dichtungsfläche das durch die Feder p angedrückte Blattventil q als Auslaßventil, während im Kolbenboden das Blattfederventil y als Einlaßventil angebracht ist. Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, daß die Einzelteile aus gezogenem oder gepreßtem Material hergestellt sind und die getrennten Deckel, Dichtungen, Verschraubungen usw. fortfallen.
• Das taktweise elektrische Umsteuern der beiden Spulen geschieht durch die in Abb. = schematisch angedeutete Vorrichtung s, durch welche bei Erreichen der äußersten Kolbentotlage jeweils die Arbeitsspule abgeschaltet und die Leerspule eingeschaltet wird. In Abb.2 ist der mechanische Teil der Umschaltvorrichtung noch einmal in größerem Maßstab herausgezeichnet, während Abb.3 das Schaltschema für diese Umsteuervorrichtung darstellt. Auf der Kolbenstange b sitzt lose verschiebbar die Buchse t aus Isolierstoff. Kurz vor Erreichen der Kolbentotlage wird der Bund der Buchse durch-den auf der Kolbenstange befestigten Ring u angeschlagen und um das Stück seitlich verschoben, welches die Kolbenstange bis zum Erreichen der Totlage noch zurücklegt. Dadurch verläßt eine äußere der drei Schleiffedern v, w, x den Kollektor y, so daß der Strom zwischen ihr und der mittleren Schleiffeder w unterbrochen wird, während sich die dritte Schleiffeder einschaltet. Schiebt z. B. die Kolbenstange nach links, so wird der Kontakt w-x unterbrochen und der Kontakt v-w hergestellt. (Linke Spüle schaltet sich ab, rechte schaltet sich ein.) Beim Zurückwandern der Kolbenstange tritt der umgekehrte Vorgang ein. (Rechte Spule schaltet sich ab, linke schaltet sich ein.) Der Kollektor y kann als Streifen ausgebildet sein, der zweckmäßig an den Stellen, an welchen die Kontakte v, w, x stehenbleiben, kleine Vertiefungen oder Nuten enthält, in welche die Kontakte etwas einrasten. Hierdurch wird erreicht, daß ein unbeabsichtigtes, vorzeitiges Rückschieben der Buchse t durch die Reibung an der zurückwandernden Kolbenstange mit Sicherheit vermieden ist. Notwendig ist, daß die Kontakte v, w, x genügend stark federn. Statt als Streifen kann man aber auch den Kollektor als Ringkollektor ausführen und durch geeignete Mittel, z. B. schräg stehende kleine Zähne an den Anschlagkanten zwischen Ring u und Buchse t, dann Sorge tragen, daß die Buchse im Betriebe außer der hin und her gehenden Bewegung eine langsame Drehbewegung ausführt derart, daß z. B. nach einigen hundert Hüben die Buchse sich einmal gedreht hat. Hierdurch wird der Verschleiß praktisch Null, die Lebensdauer praktisch unbegrenzt.
• Abb.3 zeigt das Schaltbild für diese Umsteuervorrichtung. Die eine Phase des Netzstromes liegt an den beiden Gleichrichtern, während die andere mit der mittleren Schleiffeder w verbunden ist. Je nach Stellung des Kollektors erhält v oder x Strom und damit einer der beiden Gleichrichter. Auf der Gleichstromseite der beiden Gleichrichter z ist die --Phase mit der Mitte der Arbeitsspulen d, d verbunden, während die beiden ---Phasen getrennt an die beiden äußeren Enden der Spulen angelegt sind. Bei dieser Schaltanordnung wirken die Gleichrichter als Dämpfung (lautloser Lauf). Da die Kontaktgebung wechselstromseitig erfolgt, sind die Abreißfunken bei der geringen Stromaufnahme der Spulen unwesentlich.
• Es sei noch bemerkt, daß die Zuführungen des Netzstromes zum Schleppschalter s selbstverständlich durch eine druckdichte Kabelstopfbuchse im äußeren Gehäuse g erfolgt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektromagnetische Kolbenpumpe zum Fördern und Komprimieren von Flüssigkeiten und Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in getrennten, spiegelbildlich liegenden Zylindern (l, l) arbeitende Kolben (a, a) durch eine gemeinsame Stange (b) verbunden sind, welche in der Mitte einen Eisenkern (c) trägt, der von zwei nebeneinanderliegenden, wechselweise von Strom durchflossenen Zylinderspulen (d, d) umgeben ist.
2. 2. Elektromagnetische Kolbenpumpe nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der beiden Spulen durch die Bewegung der gemeinsamen Kolbenstange in oder nahe der äußersten Totlage der Kolben erfolgt.
3. 3. Elektromagnetische Kolbenpumpe mit selbsttätiger Umschaltung der beiden Spulen nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch ein lose auf der Kolbenstange verschiebliches Element (t) mit Kollektor (y), welches durch einen festen Anschlag (u) der Kolbenstange so weit nach beiden Seiten mitgenommen wird, daß von drei Kontaktfedern (v, w, x) wechselweise v-w und w-x kurzgeschlossen werden. q..
4. Elektromagnetische Kolbenpumpe nach Anspruch = bis 3, gekennzeichnet durch ein zylindrisches, durch Pressen oder Ziehen aus Blech hergestelltes, die gesamte Pumpe druckdicht umschließendes Gehäuse (g), an dessen Boden und Deckel auswechselbar die Zylinder (l, l) angeflanscht sind.
5. 5. Elektromagnetische Kolbenpumpe nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (d, d) in einem fiüssigkeits- bzw. gasdichten Gehäuse (e) eingekapselt sind, welches in dem Apparatgehäuse (g) auswechselbar befestigt ist und rundrum von dem angesaugten Medium bestrichen wird.
6. 6. Elektromagnetische Kolbenpumpe nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (l) mit Deckeln in einem Stück durch Ziehen oder Pressen hergestellt sind und Kolbenlaufbuchsen (o) enthalten, zwischen deren Böden und den Zylinderböden die Auslaßventile (q) und Ventilfedern (p) sitzen.
7. 7. Elektromagnetische Kolbenpumpe nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung und Führung des bewegten Systems (a, c, a) durch die beiden Kolben (a, a) selbst erfolgt.