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Flüssigkeitspumpe mit Luftabscheider Gegenstand der Erfindung ist
eine aus einer Pumpe und einem Luftabscheider bestehende Einheit, die beispielsweise
bei einem Benzinmeß- und -ausgabeapparat verwendet werden kann, um die Flüssigkeit
frei von Luft in die Meßvorrichtung und die Abgabeleitung zu fördern.
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Nach der Erfindung arbeiten eine umlaufende Pumpe und ein Luftabscheider
so zusammen, daß bei niedrigem Raumbedarf eine wirksame und schnelle Abscheidung
von Luft aus der Flüssigkeit erreicht wird und gleichzeitig die Flüssigkeit die
Vorrichtung unter geringen Verlusten durchströmt, so daß die Flüssigkeit schneller
und mit geringerem Kraftaufwand als bisher abgegeben werden kann.
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Hierzu ist eine im wesentlichen zylindrische Abscheidekammer gleichachsig
mit der umlaufenden Pumpe derart angeordnet, daß die eine Stirnwand der Pumpe zugleich
als Stirnwand des Luftabscheiders dient und eine Öffnung aufweist, die zum Auslaß
der Pumpe und zur Richtung des aus ihr kommenden Flüssigkeitsstroms so angeordnet
ist, daß sie die Flüssigkeit in glattem Durchfluß aufnimmt und in Richtung auf den
oberen Teil der Einlaßkammer des Abscheiders durchläßt.
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Die Zeichnungen veranschaulichen den Erfindungsgedanken an einer bevorzugten
Ausführung. Fig. r ist eine Außenansicht der aus der Pumpe und dem Luftabscheider
bestehenden erfindungsgemäßen Einheit; Fig. a ist ein Querschnitt nach der Linie
2-2 .der Fig. r ; Fig. 3 ist ein senkrechter Längsschnitt nach der Linie 3-3 der
Fig. 2; .
Fig. 4 zeigt in einem Querschnitt nach der Linie 4-4 der
Fig.3 die Verbindungsöffnung zwischen der Auslaßkammer der Pumpe und der Eintrittsseite
der Luftabscheidekammer; Fig. 5 zeigt in einem Teilquerschnitt nach der Linie 5-5
der Fig. 3 den Luftauslaßkanal; Fig. 6 ist eine Teildraufsicht auf das rohrförmige
Metallgeflecht, aus dem das ringförmige Abscheideorgan hergestellt ist; Fig. 7 zeigt
in einer schaubildlichen Teildarstellung, wie das Drahtgeflecht nach der Fig.6 vor
dem Zusammenrollen hergerichtet wird; Fig. 8 ist eine Stirnansicht des ringförmigen
Abscheideorgans.
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Gemäß Fig. i ist der Gehäusekörper i der Drehkolbenpumpe auf der einen
Seite durch einen Deckel 2 abgeschlossen, der an ihm durch Schrauben 3 befestigt
und mit einem die Pumpenwelle 5 aufnehmenden X,abenkörper 4. versehen ist. Auf der
anderen Seite des Pumpenkörpers i ist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse
7 durch Schrauben 6 befestigt. Das Gehäuse 7 ist an seinem äußeren Ende geschlossen
und enthält eine Luftabscheidekammer. Am einen Ende des Pumpenkörpers i ist eine
aufwärts gerichtete Konsole 8 befestigt, die an ihren oberem Ende eine kreisförmige
Platte 9 aufweist. Auf dieser ist eine zylindrische Haube i i mit einem Ringflansch
io durch Schrauben 12 befestigt. Die Haube i i bildet zusammen mit der Platte 9
ein Gehäuse, das eine Kammer 65 zur Zurückgewinnung von Flüssigkeit umschließt.
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Gemäß Fig. 2 enthält das Pumpengehäuse i eine Saugkammer 13, eine
Einlaßkammer 14, einen exzentrisch zur Treibwelle 5 liegenden zylindrischen Pumpenraum
15 und eine Auslaßkammer 16. Eine Gewindeöffnung 17 stellt einen Einlaß zur Kammer
13 dar und kann mit einem Saugrohr i8 verbunden werden, das zu einem Flüssigkeitsbehälter
führt. Ein hohlzylindrisches Filtersieb 1g, das am oberen Ende in einer Öffnung
der Scheidewand 2o zwischen den Kammern 13 und 14 gehalten wird, stellt die Verbindung
zwischen diesen Kammern her. Das untere Ende des Siebes i9 wird durch eine Schraubkappe
21 getragen, die in das untere Ende der Kammer 13 eingeschraubt ist. Eine Öffnung
22 verbindet die Einlaßkammer 14 mit der einen Seite der Pumpenkammer, und eine
Auslaßöffnung 23 verbindet die entgegengesetzte Seite der Pumpenkammer mit der Auslaßkammer
16. In der Scheidewand 24 zwischen der Auslaß- und Einlaßkammer befindet sich eine
Rücklauföffnung 25 mit einem Abschlußventil 26, das mit Stegen 27 in einer in der
Wand 2.1. befestigten Büchse 28 geführt ist. Eine Feder 29, die teilweise in einer
in die Stirnwand des Pumpenkörpers i eingeschraubten Kappe 3o untergebracht ist,
liegt zwischen dem Ventil 26 und einem verstellbar in der Schraubkappe 3o angeordneten
Widerlager 3 i, um das Ventil 26 auf seinem Sitz und dadurch den Rückflußkanal geschlossen
zu halten. Die Kammern 13,- 14 und 16 sind im Pumpenkörper ausgespart und an beiden
Enden durch Stirnwände 32 und 33 abgeschlossen, die mit dem Pumpenkörper i aus einem
Stück bestehen. Die Pumpenkammer 15 ist an ihrem inneren Ende durch einen flachen
zylindrischen Teil der Stirnwand 33 und an ihrem äußeren Ende durch den Deckel 2,
der eine ebene Innenfläche hat, geschlossen.
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Die Treibwelle 5 (Fig. 3) geht durch den Nabenkörper 4 und den Deckel
2, in und durch die Pumpenkammer 15 und in ein Lager 34 in einem Nabenkörper 35,
der von der Stirnwand 33 in die Abscheidekammer 36 konzentrisch zu dieser hineinragt.
Ein Lager 37 ist im Deckel :2 für die Welle 5 vorgesehen. In dem Nabenkörper 4.
befindet sich eine die Welle 5 umgebende Kammer 38. Diese enthält zwei auf der Welle
verschiebbare Dichtungsringe 39 und eine Feder 4o, die die Dichtungsringe auseinanderdrängt
und den einen von ihnen gegen eine Stirnfläche des Lagers 37 und den andern gegen
eine Stirnfläche der Mutter 41 drückt. Die Mutter 41 ist in das äußere Ende des
Nabenkörpers 4 eingedreht und dient als Verschluß für das äußere Ende der Kammer
38. Leckflüssigkeit, die zwischen der Welle 5 und ihrem Lager 34 hindurchgeht, gelangt
in die Abscheidekammer 36 und ist unschädlich. Auf der Welle 5 ist eine zylindrische
Trommel 42 (Fig.2) befestigt, die in radialen Schlitzen in Winkelabständen voneinander
Schieberkolben 43 aufnimmt. Die Stirnflächen der Trommel (Fig.3) weisen je eine
breite konzentrische Ringnut auf, in deren jeder ein Ring 44 angeordnet ist, der
die inneren Enden der Schieber 43 abstützt und diese in Anlage an die zylindrische
Innenwand des Gehäuses 15 hält. Die äußeren Seitenflächen dieser Schieber (Fig.
3) und die Stirnflächen der Trommel liegen an den flachen Innenflächen der festen
Stirnwand 33 des Gehäuses sowie des Deckels 2 an.
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Das Gehäuse 7 hat an seinem geflanschten offenen Ende eine zylindrische
Bohrung 45 (Fig. 3), die mit einer Schulter 46 endet. Diese Bohrung nimmt eine ein
Abscheideorgan bildende ringförmige Rolle47 auf. Die Innenfläche dieser Rolle wird
von dein Nabenkörper 35 der Pumpenstirnwand 33 getragen und paßt mit ihrer Außenfläche
genau in die Gehäusebohrung 45. Der äußere Teil ihrer Seitenfläche liegt an der
Schulter 46 an. Die innere Seitenfläche der Rolle 47 liegt in einem Abstand von
der Wand 33, so daß eine Kammer 48 gebildet wird. Diese ist mit der Auslaßkammer
16 der Pumpe durch eine Öffnung in Form eines sich über etwa 9o° erstreckenden Bogenschlitzes
49 (Fig.2) verbunden, der gleichachsig zur Pumpenkammer 15 verläuft und dicht neben
der Auslaßöffnung 23 liegt. Die Abscheiderolle 47 wird durch den Flüssigkeitsdruck
an die Schulter 46 angelegt.
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Die Abscheiderolle 47 ist gebildet durch eine entsprechende Länge
eines Metalldrahtgeflechtes. In der in Fig.6 dargestellten bevorzugten Ausführung
handelt es sich um ein rohrförmigesMetalldrahtgewirk 50. Sehr feiner Draht aus korrosionsfestem
Metall wird zu einem rohrförmigen Gewirk 51 verarbeitet. Dieses wird flach gedrückt,
so daß ein Band entsteht. Dieses wird in der in Fig.7 dargestellten Weise zu einer
Wellenform 52 gebogen. Die Wellenlinien verlaufen vorzugsweise in
einem
spitzen Winkel zu den Seitenkanten des Bandes. Das in dieser Weise gewonnene Band
wird, wie in Fig. 8 gezeigt, zu einer Rolle aufgewickelt. Das Aufwickeln geschieht
so, daß die Wellenberge einer Windung in die Wellentäler der benachbarten Windung
dicht ineinander zu liegen kommen. Es wird auf diese Weise eine aus einer großen
Anzahl von Windungen bestehende dicke Rolle gebildet, die aus einer dichten Masse
von ineinandergreifenden und verschlungenen Drähten besteht und eine sehr große
Anzahl sehr feiner Zwischenräume aufweist. Die außerordentlich engen, durch diese
Drahtmasse führenden Kanäle sind notwendigerweise außerordentlich stark gewunden.
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Die Abscheidekammer 36 (Fig. 3) hat einen Auslaß für luftfreie Flüssigkeit
in Form eines Rohres 53, das von einem Punkt in der Nähe des unteren Endes der Kammer
aufwärts durch die Kammer und durch eine im oberen Teil des Mantels 7 der Kammer
vorgesehene Stopfbüchse 54, 55 geht und von hier weiter aufwärts zu einem Meßwerk
(nicht dargestellt) führt. Das Rohr 53 wird in die Kammer 36 bis zu der gewünschten
Tiefe eingeführt und sodann durch Anziehen der Stopfbüchsenmutter 54 festgelegt,
die in den Mantel ? eingedreht ist und einen Dichtungsring aus gummiähnlichem Material
zusammenpreßt.
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Die Abscheidekammer 36 weist in ihrem oberen Teil eine enge Entlüftungsöffnung
56 auf. Diese befindet sich in einem Stopfen 57, der in dem in eine Gewindebohrung
59 des Gehäuses 7 eingeschraubten Schenkel eines Rohrknies 58 eingesetzt ist. Im
oberen Teil des Gehäuses 7 ist eine Längsnut 6o (Fig. 3 und 5) gebildet, die zu
der Bohrung 59 und der Öffnung 56 führt. Das Rohrknie 58 ist durch eine Kupplung
61 an das eine Ende eines Rohres 62 angeschlossen, dessen anderes Ende durch eine
Kupplung 63 mit dem Rohrknie 64 verbunden ist, dessen anderer Schenkel in eine Gewindebohrung
der Platte 9 eingeschraubt ist. Die Kniestücke 58, 64 und das Rohr 62 leiten Luft
oder Gase bzw. ein Gemisch von ihnen mit Flüssigkeit von der engen Öffnung 56 in
die der Rückgewinnung von durch die Luft oder Gase mitgeführter Flüssigkeit dienende
Kammer 65.
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Der Einlaßöffnung der Kammer 65 ist vorzugsweise eine an der Platte
9 befestigte Stoßplatte 8o vorgelagert. Die Kammer besitzt einen Auslaß für Luft
und Gase in Form einer Gewindeöffnung 66 in der Decke der Haube i i, an die sich
ein Luftableitungsrohr 67 anschließt. Die Kammer 65 weist ferner einen Auslaß für
zurückgewonnene Flüssigkeit in Form einer Öffnung 68 in einem Ring 69 auf, der in
die Bodenplatte 9 eingesetzt ist und einen Sitz für ein Nadelventil 7o bildet. Der
Auslaß 68 ist durch einen durch die Konsole 8 gehenden senkrechten Kanal 71 mit
dem einen Ende eines Kanals 72 verbunden, der waagerecht durch die Konsole in den
Pumpenkörper und durch diesen in die Saugkammer 13 führt. Das Nadelventil
70 wird gehoben und gesenkt durch einen in der Kammer 65 untergebrachten
Schwimmer 73. Dieser ist senkrecht beweglich auf einer Stange 74 geführt, die in
der Bodenplatte 9 befestigt ist. Mit dem Boden des Schwimmers 73 ist eine Kupplungsmuffe
75 verbunden, in deren Nut die beiden abgerundeten Enden 76 eines Gabelhebels 77
eingreifen. Dieser Hebel ist mit seinem äußeren Ende bei 78 an ein am Boden 9 befestigtes
Lager 79 angelenkt. Das obere Ende des Schaftes des Nadelventils 70 ist gelenkig
mit dem Hebel 77 verbunden.
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Die Wirkungsweise des Aggregats ist folgende: Die Flüssigkeit' wird
zusammen mit etwa in ihr enthaltener Luft durch das Saugrohr 18 in die Saugkammer,
weiter durch das Filter i9 in die Einlaßkammer 14 und von hier durch die Einlaßöffnung
22 in den Arbeitsraum der Pumpe 15 gesaugt. Hier wird sie durch die Schiebertrommel
im Uhrzeigersinne (Fig. 2) zur Auslaßöffnung 23 gefördert, durch die sie in die
Auslaßkammer 16 gelangt. Von der Auslaßkammer 23 führt die Flüssigkeit eine Aufwärtsbewegung
aus; sie wird dabei von der Öffnung 49 mit geringster Wirbelung aufgenommen und
in die Einlaßkammer 48 des Luftabscheiders geleitet. Die Öffnung 49 liegt verhältnismäßig
hoch, so daß die durch sie gehende Flüssigkeit in den oberen Teil der Abscheidekammer
48 gelangt. Die schwereren Teile des Flüssigkeitsstroms sinken in den unteren Teil
der Abscheidekammer nieder, während die leichteren Teile im oberen Teil der Kammer
verbleiben. Auf diese Weise wird die Abscheidung der Luft erleichtert, die in den
oberen Teil der Kammer aufsteigen muß, um zur Entlüftungsöffnung zu kommen. Zur
Erreichung dieser Öffnung muß die Flüssigkeit durch die Rolle 47 gehen, die die
Eigenschaft hat, die in der Flüssigkeit enthaltenen Luftbläschen zu größeren Blasen
zu vereinigen. Da kleine Bläschen in der Flüssigkeit unter dem Einfluß der Schwerkraft
viel langsamer hochsteigen als große Blasen, müßte ohne diese Vereinigung eine entsprechend
größere Abscheidekammer verwendet werden, um in der Zeiteinheit dieselbe Flüssigkeitsmenge
zu entlüften. Die Flüssigkeit kann auf der Innenseite der Rolle 47 die Form einer
schaumigen Emulsion von Flüssigkeit und winzigen Luftbläschen haben. Während des
Durchgangs dieser Emulsion durch die Rolle 47 vereinigen sich viele feine Bläschen
zu einer großen Blase. Verläßt dann die Flüssigkeit die Rolle 47 und gelangt in
die Kammer 36, so befindet sich die Luft in der Form verhältnismäßig großer Blasen,
die schnell in den oberen Teil der Kammer zum Kanal 6o aufsteigen, der sie in die
Bohrung 59 führt, von der sie weiter durch die enge Öffnung 56 in die Kammer 65
gelangen. Die enge Öffnung 56 bietet dem Durchfluß von Luft allein nur geringen,
jedoch dem Durchgang von Flüssigkeit einen viel größeren Widerstand. Natürlich wird
aber etwas Flüssigkeit mit der Luft durch die Öffnung 56 entweichen, und diese wird
in der Kammer 65 zurückgewonnen, in der die Trennung von Luft und Flüssigkeit durch
Schwerkraft stattfindet. Die Luft verläßt die Kammer 65 durch die Auslaßöffnung
66 und das Ableitungsrohr 67 und entweicht ins Freie. Die Flüssigkeit sammelt sich
im unteren Teil der
Kammer 65 und wird von Zeit zu Zeit, wenn der
Schwimmer 73 das Ventil 7o anhebt, durch den Auslaß 68 und die Kanäle
7 1 und 72 zur Saugkammer 13 abgeführt. Die luftfreie Flüssigkeit
wird aus dem unteren Teil der Abscheidekammer 36 durch das Auslaßrohr 53 entnommen.
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Das beschriebene Aggregat aus einer Drehkolbenpumpe, einem Luftabscheider
und einer Rückgewinnungskammer für Flüssigkeit mit allen notwendigen Verbindungsteilen
kann als Einheit in einen Benzinabgabeapparat eingebaut werden, was mit Hilfe von
durch Ansätze 81 des Pumpenkörpers gehenden Schrauben geschehen kann. Man braucht
dann nur an diese Einheit das Saugrohr 18, das Abgaberohr 53 und das Entlüftungsrohr
67 anzuschließen. Die Herstellung der Verbindung des Abscheidergehäuses 7 mit dem
Meßapparat wird erleichtert durch die Gleitverbindung des Rohres mit dem Abscheider,
die auch eine große Genauigkeit im Einbau des Messers und des Aggregats, besonders
hinsichtlich des Abstandes zwischen ihnen, in das Gehäuse des Abgabeapparates unnötig
macht.