DE939244C

DE939244C - Double piston pump, especially for high speeds

Info

Publication number: DE939244C
Application number: DEF10226A
Authority: DE
Inventors: Benno Fiala-Fernbrugg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-11-02
Filing date: 1952-10-24
Publication date: 1956-02-16

Description

Doppelkolbenpumpe, insbesondere für hohe Drehzahlen Gegenstand der Erfindung bildet eine neuartige und besonders vorteilhafte Doppelkolbenpumpe, insbesondere für hohe Drehzahlen, mit zwei in einem gemeinsamen, mit Saug- und Auslaßschlitzen versehenen Zylinder laufenden Kolben.Double piston pump, especially for high speeds the subject of Invention forms a novel and particularly advantageous double piston pump, in particular for high speeds, with two in one, with suction and outlet slots provided cylinder running piston.

Die bisher bekannten derartigen Doppelkolbenpumpen verwenden für den Antrieb der Kolben sowohl Kurbelgetriebe als auch Kombinationen von Kurbel- und Schwinghebelgetrieben, wobei aber mindestens eine Seite der Pumpe, nämlich der Saugeinlaß oder der Druckauslaß, durch ein besonderes Steuerungsorgan gesteuert wird.The previously known double piston pumps of this type are used for the Drive the pistons both crank gears and combinations of crank and Rocker arm driven, but with at least one side of the pump, namely the suction inlet or the pressure outlet, is controlled by a special control element.

Es sind des weiteren Doppelkolbenpumpen bekannt, die ohne Ventile arbeiten, deren Kolben aber von besonders geformten Bewegungsnocken oder durch Bewegungsrippen, die auf Scheiben oder Zylinder angeordnet sind, angetrieben werden. Es ist auch bereits eine Doppelkolbenpumpe vorgeschlagen worden, bei welcher jeder der beiden Kolben jeweils zwei aufeinanderfolgende entgegengesetzte Kolbenstöße in mit der Zeit linear verlaufender Geschwindigkeit mit darauffolgenden, zeitlich gegeneinander versetzten Ruhepausen vollführt, wobei die Kolben in ihrer Bewegung unabhängig voneinander sind und durch exzentrische Flebenokken angetrieben werden, um den jeweiligen Stillstand wie auch gleiche Geschwindigkeiten zu erreichen.There are also known double piston pumps without valves work, but their pistons are supported by specially shaped motion cams or motion ribs, which are arranged on disks or cylinders, are driven. It is also a double piston pump has already been proposed in which each of the two Piston two consecutive opposing piston strokes in each case with the Time linear speed with subsequent, chronologically opposite one another carries out staggered rest pauses, the pistons moving independently of one another are and are driven by eccentric Flebenokken to the respective standstill as well as achieving the same speeds.

Diese Antriebsanordnung hat den Nachteil, daß solche von Bewegungsnocken oder Bewegungsrippen angetriebenen Pumpen nur mit geringer Tourenzahl betrieben werden können, da, wie im Maschinenbau bekannt, ein Hochtourenantrieb und damit eine Pumpenhochleistung mit diesem Kolbenantrieb wegen der an -den Nocken bzw. Bewegungsrippen auftretenden Beschleunigungs= und Verzögerungsstöße im gleitenden Nocken- bzw. Rippenantrieb nicht erreicht werden kann. Bei größerem, praktisch notwendigem Pumpenhub und einer entsprechend großen Pumpenbohrung ist die Betriebstourenzahl auf ungefähr 300 Umdr./Min. wegen der darüber hinaus auftretenden Stoß- und damit Abnutzungserscheinungen begrenzt. Höhere Tourenzahlen bei größerem Zylindervolumen, also beiHochleistung, sind, wennentsprechendeStoßfreiheit des Laufes und damit wirtschaftliche Lebensdauer der Pumpe erreicht werden soll, nur durch stoßfreie Kolbenbewegung, also durch Kurbelantrieb bzw. durch Antrieb mittels einer Kombination von Kurbel- und Lenker- (Schwinghebel-) Antrieb erreichbar.This drive arrangement has the disadvantage that those of motion cams or pumps driven by movement ribs are operated only at a low number of revolutions can be because, as known in mechanical engineering, a high-speed drive and thus a high performance pump with this piston drive because of the others Cams or movement ribs occurring acceleration and deceleration shocks cannot be reached in the sliding cam or rib drive. For larger, practically necessary pump stroke and a correspondingly large pump bore the number of operating revolutions to about 300 rev / min. because of the additional Impact and thus signs of wear and tear are limited. Higher numbers of revolutions with larger ones Cylinder volumes, i.e. high performance, are, if appropriate, shock-free of the barrel and thus economic life of the pump should be achieved only by shock-free piston movement, i.e. by crank drive or by drive by means of a Combination of crank and handlebar (rocker arm) drive achievable.

Die erfindungsgemäße Doppelkolbenpumpe läßt demgegenüber alle diese Nachteile und Mängel-vermeiden, und zwar dadurch, daß die in an sich bekannter Weise durch Kurbel oder Kurbel und Lenker angetriebenen Kolben, von denen der eine, KS, nur die Saugschlitze S und der andere, Kd, nur die Auslaßschlitze D überschleift; mit konstanter Phasenverschiebung so bewegt werden, daß sich die beiden Kolben in dem Augenblick, in dem der die Aus.laßschlitze D steuernde Kolben Kd diese nach Überfahren geschlossen hat, bis auf den geringstmöglichen Abstand nähern.In contrast, the double piston pump according to the invention allows all these disadvantages and deficiencies to be avoided, namely in that the pistons driven in a manner known per se by crank or crank and handlebars, one of which, KS, only has suction slots S and the other, Kd, only looped the outlet slots D; be moved with a constant phase shift so that the two pistons approach to the smallest possible distance at the moment in which the piston Kd controlling the Aus.laßschlitze D has closed them after passing them.

Hierbei können die beiden Kolben in an sich bekannter Weise durch eine einzige Kurbel, zwei HauptpleuelstangenPüberzweiLenkerL (Schwinghebel) und zwei Kolbenpleuelstangen P, bewegt sein. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können die beiden Kolben in an sich bekannter Weise von zwei parallelen Kurbelwellen, die an den Enden der Zylinderbüchse Z angeordnet sind, durch je eine Kolbenpleuelstange mit konstanter Phasenverschiebung angetrieben sein.Here, the two pistons can pass through in a manner known per se a single crank, two main connecting rods P over two links L (rocker arm) and two piston connecting rods P, be moved. According to a particularly advantageous embodiment the two pistons can be driven in a known manner by two parallel crankshafts, which are arranged at the ends of the cylinder liner Z, each by a piston connecting rod be driven with constant phase shift.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform bietet die Erfindung insofern, als beide Kolben in an sich bekannter Weise durch eine doppelt gekröpfte, an dem einen Ende der Zylinderbüchse gelagerte Kurbelwelle mit konstanter Phasenverschiebung angetrieben sind. Bei dieser Ausführungsform ist es von weiterem Vorteil, wenn der von der Kurbelwelle abgewandte Arbeitskolben in an sich bekannter Weise von zwei parallelen Pleuelstangen angetrieben ist. Bei dieser und auch bei vorgenannter Ausführungsform ist es vorteilhaft, «renn einer oder beide Kurbelbetriebe in an sich bekannter Weise geschränkt ausgebildet ist bzw. sind.The invention offers a further particularly advantageous embodiment insofar as both pistons in a known manner by a double cranked, crankshaft mounted at one end of the cylinder liner with constant phase shift are driven. In this embodiment, it is of further advantage if the from the crankshaft facing away working pistons in a known manner of two parallel connecting rods is driven. In this and also in the aforementioned embodiment it is advantageous to run one or both crank mechanisms in a manner known per se is or are set with a set.

In der Zeichnung sind Doppelkolbenpumpen der erfindungsgemäßen Art in mehreren beispielsweisen Ausführungsformen schematisch veranschaulicht.In the drawing, double piston pumps of the type according to the invention illustrated schematically in several exemplary embodiments.

Fig. i zeigt den in der Zylinderachse geführten Schnitt durch eine Pumpe mit einer Kurbel in den Hauptphasen der Kolbenbewegung; Fig. 2 stellt eine Pumpe mit zwei Kurbelwellen dar; Fig. 3 und 4. zeigen eine weitere Ausführungsform mit einer Kurbelwelle in zwei Hauptansichten. In Fig. i bezeichnet K die Kurbelwelle, die im Gehäuse G im Lager I gelagert ist. Vom Kurbelzäpfen i werden mittels je einer Hauptpleuelstange P über den Drehpunkt 2 des Lenkers L, -der im Gehäuse G im Lager II gelagert ist, und des weiteren durch die jeweils in einem Drehpunkt 2 angreifenden Kolbenpleuelstangen P1 der den Saugschlitz S steuernde Steuerkolben K, und der den Auslaßschlitz D steuernde Steuerkolben Kd in der gemeinsamen Zylinderbüchse Z bewegt. Durch die konstruktive Anordnung gemäß Fig. i wird ein Voreilen der Kolbenzeitweglinie des Kolbens Kd, der den Auslaßschlitz steuert, gegenüber der Zeitweglinie des Kolbens Ks, der den Saugschlitz steuert, erreicht. Dieses Voreilen in Verbindung mit der verschiedenen Beschleunigung jedes der beiden Arbeitskolben K, und Kd (die Beschleunigung nach dem äußeren Totpunkt ist kleiner als nach dem inneren Totpunkt) ergibt bei jeder Kurbelumdrehung ein Kolbenspiel gemäß dem in Fig. i eingezeichneten Kolbenzeitwegdiagramm.Fig. I shows the cut in the cylinder axis through a Pump with a crank in the main phases of piston movement; Fig. 2 illustrates a Pump with two crankshafts; Figs. 3 and 4 show a further embodiment with a crankshaft in two main views. In Fig. I, K denotes the crankshaft, which is stored in housing G in bearing I. From the crank pin i are each by means of one Main connecting rod P via the pivot point 2 of the link L, -der in the housing G in the camp II is stored, and further by each acting in a pivot point 2 Piston connecting rods P1 of the control piston K which controls the suction slot S, and of the Control piston Kd, which controls the outlet slot D, moves in the common cylinder liner Z. The structural arrangement according to FIG. I results in an advance of the piston time travel line of the piston Kd, which controls the exhaust port, opposite the time path line of the piston Ks, which controls the suction slot, is reached. This advance in connection with the different acceleration of each of the two working pistons K, and Kd (the acceleration after the outer dead center is smaller than after the inner dead center) results in each crank rotation a piston clearance according to the piston time diagram shown in FIG.

In Punkt 21 (3i5° der Kurbelwellenumdrehung) erreicht der Kolben Kd seinen inneren Totpunkt und zugleich die Innenkante des Saugschlitzes S, während der Kolben K, den Saugschlitz S schon geöffnet hat. Von Punkt 2i (3z5°) bis Punkt o (36o°) bewegt sich der Kalben K, bis an seinen äußeren Totpunkt, während sich der Kolben Kd bereits gegen den Auslaßschlitz D bewegt, so daß das Pumpenmedium bei geringstem Strömungswiderstand im Saugschlitz S angesaugt wird. Der Kolben Kd bewegt sich nun von Punkt o bis Punkt q. (6o°) gegen seinen äußeren Totpunkt, der Kolben K, gegen seinen inneren Totpunkt und schließt in Punkt ¢ (6o°) den Saugschlitz S, so daß zwischen den Kolben Kd und K, das Saugvolumen Sh, eingeschlossen wird. Dieses Saugvolumen wird zwischen den beiden Kolben gegen den Auslaßschlitz D transportiert, wobei dem Charakter der beiden Kolbenzeitweglinien entsprechend nur eine praktisch unbedeutende Expansion des Saugvolumens SI, erfolgen kann. In Punkt 5 (75°) öffnet der Kolben Kd auf seiner Bewegung gegen seinen äußeren Totpunkt den Auslaßschlitz D, so daß von Punkt 5 bis Punkt 13,5 (2o2,5°) durch den stets sich. verringernden Kolbenabstand das Saugvolumen Sh bis auf das Volumen S,. (den schädlichen Raum) durch den Auslaßschlitz D ausgeschoben wird. Der schädliche Raüm. S,. zwischen den feinbearbeiteten Kolbenstirnflächen kann praktisch bis auf das Wärmespiel herabgesetzt werden. Dieser schädliche Raum S,. wird auf dem Wege von Punkt 13,5 (2o2,5°) bis Punkt 19,5 (292,5°), in dem der Kolben K, den Saugschlitz öffnet, dem Charakter der beiden Kolbenzeitweglinien entsprechend praktisch unbedeutend vergrößert. Von Punkt 19,5 (292,5°) bis Punkt 2i (3i5°) wird, infolge der Abstandsvergrößerung der beiden Kolben bei offenem Saugschlitz S das Pumpenmedium angesaugt,-worauf in Punktei (3i5°) das neue Kolbenspiel beginnt.At point 21 (3i5 ° of the crankshaft rotation) the piston Kd reaches its inner dead center and at the same time the inner edge of the suction slot S, while the piston K has already opened the suction slot S. From point 2i (3z5 °) to point o (36o °) the calf K moves to its outer dead center, while the piston Kd is already moving towards the outlet slot D so that the pump medium is sucked in with the least flow resistance in the suction slot S. . The piston Kd now moves from point o to point q. (6o °) towards its outer dead center, the piston K, towards its inner dead center and closes the suction slot S at point ¢ (6o °) so that the suction volume Sh is enclosed between the pistons Kd and K. This suction volume is transported between the two pistons towards the outlet slot D, whereby only a practically insignificant expansion of the suction volume SI can take place according to the character of the two piston time path lines. At point 5 (75 °) the piston Kd opens the outlet slot D on its movement towards its outer dead center, so that from point 5 to point 1 3.5 (2o2.5 °) through the always. decreasing piston distance the suction volume Sh down to the volume S ,. (the harmful space) is pushed out through the outlet slot D. The harmful space. S ,. between the finely machined piston faces can practically be reduced down to the heat play. This harmful space S ,. is increased on the way from point 13.5 (2o2.5 °) to point 19.5 (292.5 °), in which the piston K opens the suction slot, corresponding to the character of the two piston time travel lines, practically insignificantly. From point 19.5 (292.5 °) to point 2i (3i5 °) the pump medium is sucked in as a result of the increase in the distance between the two pistons when the suction slot S is open, whereupon the new piston play begins at point (3i5 °).

Die Hochtouren - Doppelkolbenpumpe arbeitet nach dem Gleichstromprinzip mit einer Saugseite lind einer Auslaßseite an den entgegengesetzten Zylinderbüchsenen.den mit dem geringstmöglichen schädlichen Raum und wegen des Fehlens eines Steuerorgans mit den geringsten Strömungswiderständen in den Saug- und Auslaßschlitzen.The high speed double piston pump works according to the direct current principle with a suction side and one outlet side to the opposite Cylinder liners. Those with the least possible harmful space and because of the lack a control element with the lowest flow resistance in the suction and outlet slots.

Gemäß der Erfindung ergeben sich drei verschiedene Konstruktionen, und zwar: i. Arbeitskolbengesteuerte Doppelkolbenpumpen nach Fig. i mit einer Kurbelwelle, die seitlich der Zylinderbüchse liegt und deren Kurbelwellenachse senkrecht zur Pleuelstangenbewegungsebene steht, mit Schwinghebel- (Lenker-) Anordnung.According to the invention there are three different constructions, namely: i. Working piston controlled double piston pumps according to Fig. I with a crankshaft, which is to the side of the cylinder liner and whose crankshaft axis is perpendicular to the Connecting rod movement plane is, with rocker arm (link) arrangement.

a. Arbeitskolbengesteuerte Doppelkolbenpumpen nach Fig. z mit zwei parallelen Kurbelwellen, in deren Achsenebene die Zylinderbüchsenachse liegt.a. Working piston controlled double piston pumps according to Fig. Z with two parallel crankshafts, in the plane of which the cylinder liner axis lies.

3. Arbeitskolbengesteuerte Doppelkolbens umpen nach Fig. 3 und 4. mit Antrieb beider Kolben von einer Kurbelwelle mit zwei Kröpfungen.3. Working piston-controlled double pistons umpen according to FIGS. 3 and 4. with both pistons driven by a crankshaft with two cranks.

Der Antrieb kann bei der Ausführungsform nach Fig. i durch Rotationsübertragung auf die Kurbelwelle oder durch Oszillationsübertragung auf den Drehpunkt z oder einen Punkt des Lenkers L, welcher Lenker für diesen Zweck zweiarmig ausgebildet ,werden kann, bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 und den Fig. 3 und 4 durch Rotationsübertragung auf die zwei Kurbelwellen bzw. die eine Kurbelwelle erfolgen.In the embodiment according to FIG. I, the drive can be rotationally transmitted on the crankshaft or by oscillation transmission to the pivot point z or a point of the link L, which link is designed with two arms for this purpose , in the embodiments according to FIG. 2 and FIGS. 3 and 4 by rotational transmission on the two crankshafts or one crankshaft.

Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Pumpe liegen auf dem Gebiet der Hochleistungsförderung von leicht verdampfenden Flüssigkeiten, wie sehr heißes Wasser, Benzin u. dgl., sowie von zähen Flüssigkeiten, z. B. Rohöl, da besondere Steuerungsorgane fehlen und große tin- und Auslaßquerschnitte zur Verfügung stehen.The main advantages of the pump of the invention are in the field the high-performance pumping of easily evaporating liquids, such as very hot Water, gasoline and the like, as well as viscous liquids, e.g. B. Crude oil, because special Control organs are missing and large tin and outlet cross-sections are available.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Double piston pump, especially for high speeds, with two pistons running in a common cylinder provided with suction and outlet slots, characterized in that the pistons driven in a manner known per se by crank or crank and handlebars, one of which (K,) only the suction slots (S) and the other (Kd) only looped over the outlet slots (D), moved with constant phase shift so that the two pistons move at the moment when the piston (Kd) controlling the outlet slots (D) this has closed after driving above, approach it to the smallest possible distance. z. Double piston pump according to claim i, characterized in that the two pistons are moved in a manner known per se by a single crank, two main connecting rods (P) via two control arms or rocker arms (L) and two piston connecting rods (P1). 3. Double piston pump according to claim i, characterized in that the two pistons are driven in a manner known per se by two parallel crankshafts which are arranged at the ends of the cylinder liner (Z), each by a piston connecting rod with a constant phase shift. 4. Double piston pump according to claim i, characterized in that both pistons are driven in a manner known per se by a double cranked crankshaft mounted at one end of the cylinder liner with a constant phase shift. 5. Double piston pump according to claim 4, characterized in that the working piston facing away from the crankshaft is driven in a manner known per se by two parallel connecting rods. 6. Double piston pump according to claims 3 to 5, characterized in that one or both crank mechanisms is or are set in a known manner. Cited publications: German patent specifications No. 627 089, 506 ggo, 275 1 0 8, 2 56 57o, 66 961; French Patent No. 782,769; Swiss patent no. 181 044; O. Kraemer "Transmission theory", 1950, p. 169A70.