DE930912C

DE930912C - pump

Info

Publication number: DE930912C
Application number: DEH14638A
Authority: DE
Inventors: Otto Dr-Ing Holm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-12-03
Filing date: 1952-12-03
Publication date: 1955-07-28

Description

Pumpe Die Erfindung betrifft eine Pumpe für Flüssigkeiten oder Gase (Kompressor), bei der in an sich bekannter Weise ein hin und her gehender Kolben durch einen ringförmigen elastischen Körper, der sich beim Kolbenhinundhergang verformt, mit einem äußeren ringförmigen Körper verbunden ist, so daß sich der Arbeitsraum abwechselnd vergrößert und verkleinert, wobei das Arbeitsmittel durch Ventile zu- und abströmt.Pump The invention relates to a pump for liquids or gases (Compressor), in which a piston moving back and forth in a manner known per se by an annular elastic body that deforms when the piston moves back and forth, is connected to an outer annular body, so that the working space alternately enlarged and reduced, the working fluid being added through valves and flows away.

Bekannte Pumpen und Kompressoren der beschriebenen Art sind nicht geeignet, gegen sehr hohe Drücke (mehr als roo atü) zu fördern, da dabei der elastische Hohlkörper ausweicht, so daß die Liefergrade der Pumpen sehr druckabhängig werden und sie oberhalb mäßiger Gegendrücke vollkommen versagen. Außerdem löst sich bei dauernder Wechselbeanspruchung die Verbindung zwischen dem elastischen Hohlkörper und den angrenzenden Teilen. Der elastische Hohlkörper selbst hält die hohe Beanspruchung auch nicht aus und reißt ein. Auch bei bekannten Pumpen mit konischer Begrenzung des elastischen Körpers auf der Innen- und Außenseite wird dieser Nachteil nicht vermieden, da die Konen nicht gleichsinnig verlaufen. Die bekannten Pumpen der eingangs beschriebenen Art sind weiterhin auch deshalb zur Förderung gegen hohe Drücke nicht geeignet, weil sie zu große schädliche Pumpenräume haben.Known pumps and compressors of the type described are not suitable for pumping against very high pressures (more than roo atü), since the elastic Hollow body evades, so that the delivery rates of the pumps are very pressure-dependent and they fail completely above moderate counter pressures. Also dissolves at permanent alternating stress the connection between the elastic hollow body and the adjacent parts. The elastic hollow body itself withstands the high stress also not out and tear. Even with known pumps with conical limitation the elastic body on the inside and outside does not have this disadvantage avoided because the cones do not run in the same direction. The well-known pumps of the initially described type are also therefore not to promote against high pressures suitable because they have too large harmful pump spaces.

Die geschilderten Nachteile der bisher bekanntgewordenen und nach einem grundsätzlich gleichen Prinzip wie die im folgenden zu beschreibende Pumpe arbeitenden Pumpen werden bei der Erfindung durch verschiedene Maßnahmen vermieden, die alle den gleichen Zweck haben, die Pumpe mit gutem Lieferungs- und Wirkungsgrad zum Fördern gegen hohe Drücke zu befähigen. Dieses Ziel wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß ein beweglicher Pumpenkolben und ein äußerer feststehender Ring oder Ringkörper mit gleichsinnig kegeligen Flächen von innen und außen an einen elastisch verformbaren ringförmigen Körper angrenzen, wobei sich die Kegelflächen in Richtung auf den Arbeitsraum der Pumpe hin verjüngen. Durch diese neuartige Formgebung wird erreicht, daß der elastische Körper beim Arbeiten des Pumpenkolbens gleichzeitig auf Druck und Schub und nicht auf Zug beansprucht wird. Die Erfahrung hat gezeigt und die überlegung bestätigt es, daß solchermaßen verformte elastische Körper dann nicht zerstört werden, wenn sie schwellend gleichzeitig auf Schub und Druck beansprucht werden. Deshalb wird entsprechend der vorliegenden Erfindung der elastische Hohlkörper nicht als Hohlzylinder, sondern als hohler Kegelstumpf mit sich außen und innen in gleicher Richtung zum Arbeitsraum hin verjüngenden Kegelmantelflächen als Begrenzungsflächen ausgebildet. Er wird dann beim Druckhub des Kolbens gequetscht, so daß keine Zugspannung auftritt, die zu Rissen führen könnte.The described disadvantages of the previously known and after basically the same principle as the pump to be described below working pumps are avoided in the invention by various measures, which all have the same purpose, the pump with good delivery and efficiency to enable pumping against high pressures. This goal is after the invention achieved in that a movable pump piston and an outer Fixed ring or ring body with conical surfaces in the same direction from the inside and on the outside adjoin an elastically deformable annular body, wherein the conical surfaces taper towards the working space of the pump. By this new shape is achieved that the elastic body when working of the pump piston simultaneously under pressure and thrust and not under tension will. Experience has shown and reflection confirms that in such a way Deformed elastic bodies are not destroyed when they are swelling at the same time are subjected to thrust and pressure. Therefore, according to the present Invention of the elastic hollow body not as a hollow cylinder, but as a hollow truncated cone with outside and inside tapering conical surfaces in the same direction towards the working area designed as boundary surfaces. It is then squeezed during the pressure stroke of the piston, so that there is no tensile stress which could lead to cracks.

Die Eignung der Pumpe zum Fördern gegen hohe Drücke wird weiterhin dadurch erreicht, daß die Wandstärke des elastischen Hohlkegels im Verhältnis zu seinem mittleren Durchmesser klein gemacht wird und weniger als ao % desselben beträgt. Außerdem hat der Hohlkegel eine irii Verhältnis zu seiner Wandstärke große Länge bzw. Höhe. Sie ist wenigstens dreimal so groß wie jene.The suitability of the pump for pumping against high pressures will continue achieved in that the wall thickness of the elastic hollow cone in relation to its mean diameter is made small and less than ao% of it. In addition, the hollow cone has a long length in relation to its wall thickness or height. It is at least three times as big as that.

Durch diese Formgebung wird das elastische Ausweichen des Hohlkörpers durch den hohen Druck in der Pumpe auf ein Kleinstmaß herabgesetzt, was dem Liefergrad zugute kommt.This shape enables the hollow body to yield elastically reduced to a minimum due to the high pressure in the pump, which increases the degree of delivery benefits.

Die sichere Haftung des elastischen Hohlkörpers am äußeren Ringkörper bzw. dem Pumpengehäuse und am Kolben kann dadurch unterstützt werden, daß der Hohlkörper außen durch einen schlankeren Kegel begrenzt wird als innen, derart, daß die ebenen Querschnitte durch den elastischen Ringkörper senkrecht zur Kolbenbewegungsrichtung mit der Entfernung vom Pumpendruckraum stetig abnehmen. Wenn dann der Druck in der Pumpe die Reibungs- oder Vulkanisationshäftung zwischen dem elastischen Körper und den umgrenzenden Teilen einmal überwinden sollte, wird er in den sich verengenden Spalt gedrückt und haftet um so fester.The secure adhesion of the elastic hollow body to the outer ring body or the pump housing and on the piston can be supported in that the hollow body is bounded on the outside by a narrower cone than on the inside, in such a way that the flat Cross-sections through the elastic ring body perpendicular to the direction of piston movement decrease steadily with the distance from the pump pressure chamber. Then when the pressure in the Pump the friction or vulcanization adhesion between the elastic body and should once overcome the bordering parts, it becomes in the constricting parts Gap pressed and sticks all the more firmly.

Für die konstruktiveAusbildung der"Abdichtung des Pumpenraumes kann es zweckmäßig sein, sich den elastischen Ringkörper druckraumseitig zu einer kreisförmigen Scheibe erweitern zu lassen, der sich über die ganzen Stirnflächen der angrenzenden Teile erstreckt. Diese Formgebung gibt auch die Möglichkeit, den elastischen Körper druckraumseitig durch eine Membran aus einem anderen Werkstoff von. dem eventuell ;chemisch aggressiven Arbeitsmittel zu trennen.For the constructive training of the "sealing of the pump chamber it may be expedient to turn the elastic ring body into a circular shape on the pressure chamber side To allow the disc to expand, which extends over the entire end faces of the adjoining Parts extends. This shape also gives the possibility of the elastic body on the pressure chamber side by a membrane made of a different material from. the possibly ; Separate chemically aggressive working materials.

Um das erstrebte Ziel der Arbeitsfähigkeit der Pumpe gegen, hohe Drücke mit gutem Liefergrad zu erreichen, ist es wesentlich, daß der schädliche Pumpenraum klein gehalten wird und etwa eingedrungene Luft- und Gasblasen entfernt werden können. Den kleinstmöglichen schädlichen Raum erhält man, wenn der Kolben und der elastische Körper sich am Druckhubende der Pumpengehäusewand mit kleinstmöglichem Spiel anschmiegen. Deshalb wird die Gehäusewand bei der vorliegenden Erfindung entsprechend geformt.To counteract the intended goal of the pump's ability to work, high pressures To achieve a good degree of delivery, it is essential that the harmful pump chamber is kept small and any air and gas bubbles that have penetrated can be removed. The smallest possible harmful space is obtained when the piston and the elastic Bodies cling to the end of the pressure stroke of the pump housing wall with as little play as possible. Therefore, the housing wall is shaped accordingly in the present invention.

Bei sehr hohen Gegendrücken und bei Belastung des Druckventils durch eine kräftige Feder gelingt es trotzdem nicht immer, alle Dampf- und Gasblasen aus dem Pumpenraum zu entfernen und die Pumpe zum Selbstansaugen aus tieferliegendem Niveau zu befähigen. Das wird jedoch erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Druckventil kurz vor Hubende durch den anstoßenden Pumpenkolben geöffnet wird.With very high back pressures and when the pressure valve is loaded a strong spring does not always succeed in removing all the vapor and gas bubbles to remove the pump room and the pump for self-priming from deeper Empower level. However, this is achieved according to the invention in that the pressure valve is opened shortly before the end of the stroke by the impacting pump piston.

Falls eine Regelbarkeit der geförderten Menge des Arbeitsmittels erforderlich ist, wie es beispielsweise bei Einspritzpumpen für Diesel- und Ottomotoren der Fall ist, kann das beschriebene Pumpenprinzip mit sämtlichen bekanntgewordenen Regelmethoden kombiniert werden.If it is necessary to regulate the amount of the work equipment conveyed is the case, for example, with injection pumps for diesel and gasoline engines is, the pump principle described can be used with all known control methods be combined.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.The invention is illustrated by way of example in the drawings.

In Abb. z ist z der Pumpenkolben, 2 der elastische Ringkörper, 3 der äußere feste Ringkörper, der hier gleichzeitig das Pumpengehäuse bildet. ¢ ist ,der Pumpenraum, 5 sind die Ventile, und 6 sind die Ventilfedern. Der Arbeitskolben ist in der unteren Endlage gezeichnet, wobei der elastische Ringkörper entweder spannungslos ist oder schon unter Druckverspannung steht.In Fig. Z, z is the pump piston, 2 is the elastic ring body, 3 is the outer solid ring body, which here also forms the pump housing. ¢ is that Pump room, 5 are the valves, and 6 are the valve springs. The working piston is Drawn in the lower end position, the elastic ring body either without tension is or is already under compressive stress.

Abb. 2 zeigt die Begrenzung des elastischen Ringkörpers :2 durch Kegel mit unterschiedlichen Spitzenwinkeln a und ß außen und innen.Fig. 2 shows the limitation of the elastic ring body: 2 by cones with different point angles a and ß outside and inside.

Abb.3 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit, bei der sich der elastische Ringkörper pumpendruckseifiig zu einer vollen, kreisrunden Scheibe erweitert.Fig.3 shows an embodiment in which the elastic Annular body expanded to form a full, circular disc.

Abb. q. zeigt dasselbe mit einer druckraumseitigen Schutzmembran 7 aus einem anderen Werkstoff. Die Abb. 5 bis 8 veranschaulichen das Anschmiegen des Kolbens und des elastischen Ringkörpers beim Druckhubende an das Pumpengehäuse für zwei versehnedene Ausführungsbeispiele. Die Abb. 5 und 6 sowie 7 und 8 gehören jeweils zusammen, wobei die Kolben in den - Abb. 5 und 7 in den Saughubendstellungen und in den Abb.6 und 8 in den Druckhubendstellungen dargestellt sind.Fig.q. shows the same with a protective membrane 7 on the pressure chamber side made of a different material. Figs. 5 to 8 illustrate the nestling of the Piston and the elastic ring body at the end of the pressure stroke to the pump housing for two versehnedene embodiments. Figs. 5 and 6 as well as 7 and 8 belong respectively together, the pistons in Figs. 5 and 7 in the suction stroke end positions and are shown in Figures 6 and 8 in the pressure stroke end positions.

Die Abb. 9 zeigt ein durch die Feder 9 belastetes, verlängertes Druckventil 8, =das kurz vor Druckhubende vom Pumpenkolben r noch etwas angehoben wird.Fig. 9 shows an extended pressure valve loaded by the spring 9 8, = which is lifted slightly by the pump piston r shortly before the end of the pressure stroke.

In Abb. io wird gezeigt, wie man beispielsweise durch einen Ring zo erreichen kann, daß der elastische Ringkörper schon in Saughubendstellung unter Druckverspannung steht, so daß er jedesmal mit Sicherheit und genügend schnell nach erfolgtem Druckhub in diese Stellung zurückgeht. Die gestrichelten Linien zeigen die Kolben und Ringstellung in entspanntem Zustand. Abb. ii zeigt die Anwendung eines bei Dieselmotoreinspritzpumpen an sich bekannten Regelverfahrens auf die vorliegende Erfindung. i ist der Pumpenkolben, i i ein Antriebsexzenter, 12 ein Laufring. 13 ist ein unter Federvonspannung stehendes Zwischenglied, 14 eine Gleithülse, 15 ein Stößel, 16 eine Feder und 17 eine Regelstange. Bei Verschiebung derselben in Doppelpfeilrichtung ändert sich die Fördermenge, wobei der Beginn der Förderung unverändert bleibt, während der Zeitpunkt des Förderendes sich verschiebt.In Fig. Io it is shown how one can achieve, for example, by means of a ring zo, that the elastic ring body is already under compression in the suction stroke end position, so that it always returns to this position with certainty and sufficiently quickly after the compression stroke has taken place. The dashed lines show the piston and ring position in the relaxed state. FIG. Ii shows the application of a control method known per se in diesel engine injection pumps to the present invention. i is the pump piston, ii is a drive eccentric, 12 is a raceway. 1 3 is an intermediate member under spring tension, 14 is a sliding sleeve, 1 5 is a plunger, 16 is a spring and 17 is a control rod. If the same is shifted in the direction of the double arrow, the delivery rate changes, with the start of delivery remaining unchanged while the point in time at which delivery ends is shifted.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Pump in which in a known manner reciprocating piston by an annular elastic body that extends deformed as the piston moves around, connected to an outer annular body is, characterized in that the adjacent to the elastic body (2) The surfaces of the piston (i) and the outer fixed ring (3) are conical in the same direction are in such a way that the conical surfaces taper towards the working space of the pump.

2. Pump according to claim i, characterized in that the apex angle of the conical surfaces of the piston and the outer ring, which are adjacent to the elastic body, are different be made large, such that the plane cross-sections through the elastic body (2) perpendicular to the direction of piston movement with the distance from the pump pressure chamber steadily decrease.

3. Pump according to claims i and 2, characterized in that the wall thickness of the elastic intermediate body (2) in relation to its average Diameter is small and less than 20% of the same.

4. Pump according to the claims i to 3, characterized in that the length of the elastic body (2) in direction the movement of the piston (i) is at least three times as great as its mean wall thickness.

5. Pump according to claims i to 4, characterized in that the elastic Intermediate body (2) on the pressure chamber side expanded to form a circular disc, which extends over the entire end faces of the adjacent parts (i and 3), with to which it is firmly attached. =

6. Pump according to claim 5, characterized in that that the elastic body (2) on the pressure chamber side by a membrane from another Material is separated from the work equipment, which is preferably firmly adhering to it connected is.

7. Pump according to claims i to 6, characterized in that the pump pressure chamber limitation with respect to the pump piston (i) is designed so that you cling to the pressure stroke end of the piston (i) and the deformed elastic ring body (2) with the smallest possible play. B. Pump according to claims i to 7, characterized in that the pressure valve (8) is pushed open shortly before the end of the pressure stroke by the pump piston (i). Cited publications: German Patent No. 74 813; U.S. Patent No. 2,354,958-