EP1438514B1 - Ventillose pumpe - Google Patents

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EP1438514B1
EP1438514B1 EP02778979A EP02778979A EP1438514B1 EP 1438514 B1 EP1438514 B1 EP 1438514B1 EP 02778979 A EP02778979 A EP 02778979A EP 02778979 A EP02778979 A EP 02778979A EP 1438514 B1 EP1438514 B1 EP 1438514B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
section
pump
segment
fluid
cross
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP02778979A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1438514A1 (de
Inventor
Wilhelm Zackl
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1438514A1 publication Critical patent/EP1438514A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1438514B1 publication Critical patent/EP1438514B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D33/00—Non-positive-displacement pumps with other than pure rotation, e.g. of oscillating type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009—Special features
    • F04B43/0027—Special features without valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/08—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
    • F04B43/09—Pumps having electric drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F7/00—Pumps displacing fluids by using inertia thereof, e.g. by generating vibrations therein

Definitions

  • the invention relates to a pump with a tube through which a fluid is conveyed, wherein the tube has a first portion on the inlet side with a non-variable transport cross-section, and with a device for generating transverse vibrations in the fluid.
  • a pump is eg from the DE-C-956020 known.
  • the fluid to be delivered is usually conveyed via translationally moving parts, e.g. Pistons, or rotatably moving pump wheels promoted. It is also known to displace fluid in a deformable tube, e.g. by squeezing the tube to effect pumping of the fluid.
  • the invention is therefore based on the object to provide a pump available, which avoids the disadvantages described as far as possible.
  • the pump according to the invention operates on the principle that the fluid, when it is vibrated in the second section with the variable conveying cross-section perform transverse oscillations and thus can propagate or flow in this oscillatory system, whereas in the first section with the unchangeable conveyor cross section a vibration depending on the compressibility of the medium is not or only to a much lesser extent.
  • the waves of the vibration generated in the fluid will therefore propagate largely in the direction of the second section with the variable delivery cross section, so that there is inevitably a flow of fluid from the first section to the second section.
  • the device for generating vibrations in the fluid is ideally arranged approximately in the connection region of the first section to the second section, wherein there are several possibilities to generate vibrations in the fluid. If no particularly high demands are placed on the purity of the fluid, it is possible to use relatively displaceable parts, such as pistons, telescopically displaceable pipe sections or the like. If this condition does not apply, it is possible to cause the fluid to oscillate, for example, by means of a piston acting from outside on, for example, an elastically deformable section of the tube or a device which narrows or widens the tube cross-section.
  • variable conveyor cross-section it is possible to be able to change the delivery cross-section of the second section to the outside, which is possible, for example. in hoses or pipes with an elastically stretchable wall or an elastically deformable wall section is the case.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the conveying cross-section of the second section has partial cross-sections whose conveying cross-section is variable.
  • the total cross section of the second section can be unchangeable in each cross-sectional plane, but the conveying cross section of the partial cross sections is variable such that the sum of the variable partial cross sections in each cross-sectional plane always results in the unchangeable total cross-section in this cross-sectional plane.
  • a first preferred embodiment of a pump according to the invention which consists essentially of a tube 4 with a first section 1 with a non-variable transport cross-section and a second section 3 with a variable delivery cross-section.
  • the wall of the tube 4 has a negligible deformability under pressure or the action of vibrations in the context of the invention, but can be flexible if necessary, as is known for example from hydraulic hoses.
  • the total cross section of the tube 4 is, as best in Fig. 1 and 4 can be seen, divided into partial cross-sections 4a, 4b. This subdivision is carried out in the first section by a rigid partition 7.
  • This rigid partition 7 is at 8 in an elastic membrane.
  • a device 2 for generating vibrations which attached to the membrane 9 pressure plate 10 and a piston rod 11 or the like. which is driven by any suitable drive means.
  • the attached at 8 and the pipe outlet diaphragm 9 is set in vibration, such as Fig. 1 schematically shows.
  • the end can also be free.
  • the membrane must only be suspended on at least two sides.
  • the conveying cross section of the partial cross sections 4a, 4b is also changed, although the overall cross section of the tube 4 remains unchanged.
  • the membrane 9 may either be a thin elastic membrane, but also be a link chain composed of stable and wear-resistant plates, for example fluids with highly wear-promoting ingredients how to promote mud or boulders.
  • a further embodiment of a pump according to the invention is shown, in which the tube 4 in turn has a first section-1 with a substantially rigid or pressure-resistant tube or hose.
  • the second section 3 consists of a double-walled tube, wherein the outer tube wall 13 is rigid, whereas the inner tube wall 14 is elastic.
  • a device 2 for generating vibrations is provided, which may consist of a device, not specified, which generates vibrations in the fluid. This can either be a device which mechanically-elastically deforms the transition region, as illustrated by the arrows 15, for example via pressure pistons which press on the outer tube 13, which in this case is elastic.
  • the double tube in the transition region, for example with a pressure cuff, under pressure, so that the inner wall 14 periodically pressed inward in the transition region and thus the fluid is displaced in this area, so that the in Fig. 5 symbolically indicated by the dashed line vibration of the inner wall 14 of the tube is formed.
  • variable conveying cross section of the second section 3 is created by arranging, within a rigid outer tube 13, a closed, deformable insert 16 which is filled, for example, with air or another compressible medium.
  • the tube end of the first section 1 is received concentrically in the tube 13, wherein an annular gap is formed between the tube 1 of the first section and the tube 13, in which a sleeve 25 is mounted sealed and displaceable.
  • a vibration is generated in the fluid, which causes a promotion of the fluid from the inlet 5 to the outlet 6 of the tube 4.
  • the tube of the second section is elastically deformable, but has an extension 18 in the transition region to the section 1, which is rigid.
  • this extension 18 the pipe end of the first section is received concentrically.
  • the tube end of the first section of the mortn in the transition region within the sleeve 18 has an increased wall thickness, so that it comes with a relative movement of the first section 1 and second section 3 to a pumping movement, which in turn the vibrations in the fluid and subsequently the forced Fluid flow from the inlet 5 to the outlet 6 causes.
  • a rigid first section with a non-variable conveyor section is connected to a second section 3 with a variable conveying cross-section.
  • the tube 4 could for example have a square, rectangular or elliptical cross-sectional shape, wherein one, in the embodiment, the upper wall of the second portion, is designed to be elastically deformable.
  • Fig. 9 an embodiment is shown, in which between the first portion 1 and the second portion 3, a kind of piston pump 23 is connected, which generates the vibration in the second section 3, which in turn is designed as an elastic tube.
  • a plate 10 with the corresponding Fig. 1 the vibrations are generated, not in the membrane 9 but in the rigid partition wall 7 is arranged and can be moved by means of a piston rod 11 or the like transversely to the longitudinal extent of the tube.
  • Fig. 13 Finally, an embodiment of the invention is shown, are arranged in the plates 24 on opposite sides of the tube 3 movable. These plates are moved synchronously so that the lower plate 24 and the upper plate 24 simultaneously and jointly move up and down, whereby a corresponding flow or vibration is generated in the fluid, which also is transferred to the membrane 9.
  • a side view and top view of a pump according to the invention in the form of a tube 4 is shown, which is attached via a bracket 20 to a hull 21.
  • the holder 20 serves on the one hand for pivoting the tube 4, as in Fig. 11 indicated by the arrow 22, and on the other hand for performing the technically necessary means for generating the vibrations in the fluid.
  • a portion of the tube has a non-variable delivery cross section, so that in this the vibrations generated in the fluid or not only continue to a lesser extent than in the second section with a variable transport cross section in which transverse vibrations of the fluid are permitted.
  • the vibrations that are in the second section in the longitudinal direction of the pipe back and forth, practically reflected at the first portion (by the inertia of the fluid and rigidity of the first section), so that it comes to a total flow in the pipe 4, which from the Inlet 5 to the outlet 6 flows.
  • the delivery behavior of the pump can be very well adapted to the respective requirements. It is also possible to subdivide the total cross section of the second section not only into two, but also into a plurality of partial cross sections, whereby a nearly pulse-free flow can be achieved by suitable excitation of the fluid in the individual partial cross sections. It is also possible to attach one or more low-pass elements to the outlet 6 to smooth the fluid flow. The use of higher vibration frequencies also has a positive effect on the smoothing of the fluid flow.
  • a pump has a pipe 4, through which a fluid is conveyed, and a device 2 for generating transverse vibrations in the fluid.
  • the tube 4 On the inlet side 5, the tube 4 has a first section 1 with a non-variable delivery cross-section and the outlet side 6 has a second section 3 with a variable delivery cross-section.
  • the pump according to the invention operates on the principle that the fluid, when it is vibrated, in the second section 3 with the variable flow cross-section perform transverse oscillations and thus can propagate or flow in this oscillatory system, whereas in the first section. 1 with the unchangeable conveyor cross section a vibration depending on the compressibility of the medium is not or only to a much lesser extent.
  • the waves of the vibration generated in the fluid will therefore propagate largely in the direction of the second section 3 with the variable delivery cross section, so that it inevitably comes to a flow of fluid from the first section 1 to the second section 3.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Eine Pumpe weist ein Rohr (4), durch welches ein Fluid gefördert wird, und eine Einrichtung (2) zum Erzeugen von transversalen Schwingungen im Fluid auf. Das Rohr (4) weist einlassseitig (5) einen ersten Abschnitt (1) mit einem nicht veränderbaren Förderquerschnitt und auslassseitig (6) einen zweiten Abschnitt (3) mit einem veränderbaren Förderquerschnitt auf. Die erfindungsgemasse Pumpe arbeitet nach dem Prinzip, dass das Fluid, wenn es in Schwingung versetzt wird, im zweiten Abschnitt (3) mit dem veränderbaren Förderquerschnitt transversale Schwingungen ausfüren und sick auf these Weise in diesem schwingungsfähigen System ausbreiten bzw. strömen kann, wogegen im ersten Abschnitt (1) mit dem nicht veränderbaren Förderquerschnitt eine Schwingung je nach Kompressibilität des Mediums nicht oder nur in einem viel geringeren Ausmass erfolgt. Die Wellen der im Fluid erzeugten Schwingung werden sich daher weitgehend in Richtung des zweiten Abschnittes (3) mit dem veränderbaren Förderquerschnitt ausbreiten, so dass es zwangslüufig zu einer Strömung des Fluids vom ersten Abschnitt (1) zum zweiten Abschnitt (3) kommt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einem Rohr, durch welches ein Fluid gefördert wird, wobei das Rohr einlaßseitig einen ersten Abschnitt mit einem nicht veränderbaren Förderquerschnitt aufweist, und mit einer Einrichtung zum Erzeugen von transversalen Schwingungen im Fluid. Eine solche Pumpe ist z.B. aus der DE-C-956020 bekannt.
  • Bei Pumpen wird das zu fördernde Fluid üblicherweise über translatorisch bewegte Teile, z.B. Kolben, oder rotatorisch bewegte Pumpenräder gefördert. Es ist auch bekannt, durch Verdrängen von Fluid in einem deformierbaren Schlauch, z.B. durch Zusammenquetschen des Schlauches, ein Pumpen des Fluids zu bewirken.
  • Diese bekannten Pumpen haben allerdings bis auf die letztgenannte Pumpenart den Nachteil, daß es im Bereich des zu fördernden Fluids durch aneinandergleitende Bauteile zu Verschleißerscheinungen und gegebenenfalls Verunreinigungen des Fluids kommt bzw. Dichtungsprobleme zu lösen sind. Auch ist es nicht ohne weiteres möglich, durch rotierende Teile oder Ventile z.B. Schlämme mit groben Anteilen, z.B. Steinen, zu fördern.
  • Aus der US-A-2 888 877 und der DE 956 020 C sind Pumpen bekannt, die einlaufseitig ein starres Rohr aufweisen. Des weiteren sind Pumpvorrichtungen vorgesehen. In der US-A-2 888 877 ist dies ein sinuswellenförmiges Element und in der DE 956 020 C ein Kolben bzw. ein elastisches Rohrstück, das zusammengequetscht werden kann. In der US-A-2 888 877 erfolgt die Pumpwirkung dadurch, dass durch das sinuswellenförmige Element der Querschnitt des Rohres an einer Stelle immer verschlossen ist und wiederholte, fortschreitende Bewegung dieser Stelle die Pumpwirkung erzeugt. Bei der DE 956 020 C erfolgt die Pumpwirkung durch unterschiedliche Reibungswiderstände und Trägheitskräfte in den beiden Rohrabschnitten mit unterschiedlichem Durchmesser.
  • In der WO 00/62838 A2 ist eine Pumpe beschrieben, bei der sich beidseitig eines mittleren Abschnittes, in dem die Pumpwirkung durch äußere Krafteinwirkung erzeugt wird, elastisch deformierbare Rohr- bzw. Schlauchabschnitte befinden. Durch das unterschiedliche Elastizitätsverhalten dieser beiden Abschnitte entstehen in diesen Abschnitten unterschiedliche Drücke, so dass bei der elastischen Kontraktion der beiden Abschnitte eine Pumpwirkung in die eine oder andere Richtung entsteht. An die beiden elastischen Abschnitte können sich beidseitig beliebige, d.h. sowohl starre als auch elastische Rohre anschließen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Pumpe zur Verfügung zu stellen, welche die beschriebenen Nachteile so weit wie möglich vermeidet.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Pumpe mit den Merkmalen des Anspruches 1.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe arbeitet nach dem Prinzip, daß das Fluid, wenn es in Schwingung versetzt wird, im zweiten Abschnitt mit dem veränderbaren Förderquerschnitt transversale Schwingungen ausführen und sich auf diese Weise in diesem schwingungsfähigen System ausbreiten bzw. strömen kann, wogegen im ersten Abschnitt mit dem nicht veränderbaren Förderquerschnitt eine Schwingung je nach Kompressibilität des Mediums nicht oder nur in einem viel geringeren Ausmaß erfolgt. Die Wellen der im Fluid erzeugten Schwingung werden sich daher weitgehend in Richtung des zweiten Abschnittes mit dem veränderbaren Förderquerschnitt ausbreiten, so daß es zwangsläufig zu einer Strömung des Fluids vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt kommt.
  • Die Einrichtung zum Erzeugen von Schwingungen im Fluid ist idealerweise etwa im Anschlußbereich des ersten Abschnittes an den zweiten Abschnitt angeordnet, wobei sich mehrere Möglichkeiten bieten, im Fluid Schwingungen zu erzeugen. Wenn keine besonders hohen Anforderungen an die Reinheit des Fluids gestellt werden, bietet sich die Möglichkeit, relativ zueinander verschiebbare Teile, wie Kolben, teleskopisch verschiebbare Rohrabschnitte od.dgl., zu verwenden. Wenn diese Voraussetzung nicht zutrifft, bietet sich die Möglichkeit, das Fluid z.B. durch einen von außen auf einen z.B. elastisch verformbaren Abschnitt des Rohres einwirkenden Kolben oder eine den Rohrquerschnitt ringförmig verengende bzw. erweiternde Einrichtung in Schwingung zu versetzen.
  • Hinsichtlich des veränderbaren Förderquerschnittes bietet sich zum einen die Möglichkeit, den Förderquerschnitt des zweiten Abschnittes nach außen verändern zu können, was z.B. bei Schläuchen oder Rohren mit einer elastisch dehnbaren Wand oder einem elastisch verformbaren Wandabschnitt der Fall ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Förderquerschnitt im Inneren des Rohres zu verändern, indem sich im Inneren des Rohres z.B. ein deformierbarer Einsatz befindet.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist allerdings dadurch gekennzeichnet, daß der Förderquerschnitt des zweiten Abschnittes Teilquerschnitte aufweist, deren Förderquerschnitt veränderbar ist. Der Gesamtquerschnitt des zweiten Abschnittes kann dabei in jeder Querschnittsebene unveränderbar sein, wobei aber der Förderquerschnitt der Teilquerschnitte derart veränderbar ist, daß die Summe der veränderbaren Teilquerschnitte in jeder Querschnittsebene immer den unveränderbaren Gesamtquerschnitt in dieser Querschnittsebene ergibt.
  • Bevorzugt Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung,
    • Fig. 2 eine Seitenansicht der Ausführungsform entsprechend Fig. 1,
    • Fig. 3 eine Draufsicht auf die Ausführungsform von Fig. 2,
    • Fig. 4 eine Ansicht in Längsrichtung der Ausführungsform von Fig. 3,
    • die Fig. 5 bis 9 schematisch weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindungen,
    • die Fig. 10 und 11 schematisch die Anwendung der erfindungsgemäßen Pumpe als Antrieb, z.B. für Schiffe, in Seitenansicht und Draufsicht und
    • die Fig. 12 und 13 weitere Ausführungsformen der Erfindung.
  • In den Fig. 1 bis 4 ist eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe dargestellt, die im wesentlichen aus einem Rohr 4 mit einem ersten Abschnitt 1 mit einem nicht veränderbaren Förderquerschnitt und einem zweiten Abschnitt 3 mit einem veränderbaren Förderquerschnitt besteht. Die Wand des Rohres 4 weist ein im Rahmen der Erfindung vernachlässigbares Formänderungsvermögen unter Druck bzw. Einwirkung von Schwingungen auf, kann aber bei Bedarf biegsam sein, wie dies z.B. von Hydraulikschläuchen bekannt ist.
  • Der Gesamtquerschnitt des Rohres 4 ist, wie am besten in Fig. 1 und 4 zu sehen ist, in Teilquerschnitte 4a, 4b unterteilt. Diese Unterteilung erfolgt im ersten Abschnitt durch eine starre Trennwand 7. Diese starre Trennwand 7 geht bei 8 in eine elastische Membran über. An dieser Membran 9 greift eine Einrichtung 2 zum Erzeugen von Schwingungen an, die eine an der Membran 9 befestigte Druckplatte 10 sowie eine Kolbenstange 11 od.dgl. aufweist, die von einer beliebigen geeigneten Antriebseinrichtung angetrieben wird. Durch die Hin- und Herbewegung der Druckplatte 10 wird die bei 8 sowie am Rohrausgang befestigte Membran 9 in Schwingung versetzt, wie Fig. 1 schematisch zeigt. Das Ende kann auch frei sein. Die Membran muß nur an mindestens zwei Seiten aufgehängt sein. Durch die Schwingung der Membran 9 wird des weiteren der Förderquerschnitt der Teilquerschnitte 4a, 4b verändert, wobei allerdings der Gesamtquerschnitt des Rohres 4 unverändert bleibt.
  • Da sich die Wellen bzw. Schwingungen durch die elastische Membran 9 im wesentlichen nur in Richtung des Auslasses 6 bewegen werden, da der erste Abschnitt 1 des Rohres 4 ein nennenswertes Schwingen im wesentlichen inkompressibler Fluide nicht zuläßt, ergibt sich zwangsläufig eine Strömung in Richtung der Pfeile 12 vom Einlaß 5 zum Auslaß 6 des Rohres 4.
  • Je nach Art des zu fördernden Mediums kann die Membran 9 entweder eine dünne elastische Membran sein, aber auch eine aus stabilen und verschleißfesten Platten zusammengesetzte Gliederkette sein, wenn beispielsweise Fluide mit stark verschleißfördernden Inhaltsstoffen wie Schlamm oder Geröll gefördert werden sollen.
  • Bei Bedarf kann sich nach dem Auslaß 6 an die Membran 9 noch eine starre Platte oder Verlängerung anschließen, um ein Umströmen des Randes der Membran 9 am Auslaß 6 so weit wie möglich zu vehindern, was den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Pumpe verringern könnte.
  • In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe dargestellt, bei der das Rohr 4 wiederum einen ersten Abschnitt-1 mit einem im wesentlichen starren oder druckfesten Rohr bzw. Schlauch aufweist. Der zweite Abschnitt 3 besteht aus einem doppelwandigen Rohr, wobei die äußere Rohrwand 13 starr ist, wogegen die innere Rohrwand 14 elastisch ist. Im Anschlußbereich des zweiten Abschnittes 3 an den ersten Abschnitt 1 ist wiederum eine Einrichtung 2 zum Erzeugen von Schwingungen vorgesehen, die aus einer nicht näher bezeichneten Einrichtung bestehen kann, welche im Fluid Schwingungen erzeugt. Dies kann entweder eine Einrichtung sein, die wie durch die Pfeile 15 dargestellt den Übergangsbereich mechanisch-elastisch deformiert, beispielsweise über Druckstempel, die auf das in diesem Fall elastischen Außenrohr 13 drücken. Alternativ ist es auch möglich, das doppelte Rohr im Übergangsbereich, z.B. mit einer Druckmanschette, unter Druck zu setzen, so daß die Innenwand 14 im Übergangsbereich periodisch nach innen gedrückt und das Fluid somit in diesem Bereich verdrängt wird, so daß die in Fig. 5 durch die strichlierte Linie symbolisch angedeutete Schwingung der Innenwand 14 des Rohres entsteht.
  • Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform wird der veränderbare Förderquerschnitt des zweiten Abschnittes 3 dadurch geschaffen, daß innerhalb eines starren Außenrohres 13 ein abgeschlossener, deformierbarer Einsatz 16 angeordnet ist, der beispielsweise mit Luft oder einem anderen kompressiblen Medium gefüllt ist. Das Rohrende des ersten Abschnittes 1 ist konzentrisch im Rohr 13 aufgenommen, wobei zwischen dem Rohr 1 des ersten Abschnittes und dem Rohr 13 ein Ringspalt gebildet wird, in dem eine Hülse 25 abgedichtet und verschiebbar gelagert ist. Durch axiales Verschieben der Hülse 25 in Richtung der Doppelpfeile 17 wird im Fluid wiederum eine Schwingung erzeugt, welche eine Förderung des Fluids vom Einlaß 5 zum Auslaß 6 des Rohres 4 bewirkt.
  • Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist das Rohr des zweiten Abschnittes elastisch verformbar, weist allerdings im Übergangsbereich zum Abschnitt 1 eine Erweiterung 18 auf, die starr ist. In dieser Erweiterung 18 ist das Rohrende des ersten Abschnittes konzentrisch aufgenommen. Das Rohrende des ersten Abschnittes weist des weitern im Übergangsbereich innerhalb der Manschette 18 eine vergrößerte Wandstärke auf, so daß es bei einer Relativbewegung des ersten Abschnittes 1 und zweiten Abschnittes 3 zu einer Pumpbewegung kommt, welche wiederum die Schwingungen im Fluid und in weiterer Folge die erzwungene Fluidströmung vom Einlaß 5 zum Auslaß 6 bewirkt.
  • Bei der vereinfachten Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist ein starrer erster Abschnitt mit einem nicht veränderbaren Förderquerschnitt mit einem zweiten Abschnitt 3 mit einem veränderbaren Förderquerschnitt verbunden. Das Rohr 4 könnte beispielsweise eine quadratische, rechteckförmige oder elliptische Querschnittsform aufweisen, wobei eine, im Ausführungsbeispiel die obere Wand des zweiten Abschnittes, elastisch deformierbar ausgeführt ist. Wenn auf diesen Wandabschnitt von außen periodisch eine mechanische Kraft einwirkt, wie durch den Doppelpfeil 19 symbolisch dargestellt ist, wird wiederum eine Schwingung im Fluid und somit eine Pumpwirkung erzeugt.
  • In Fig. 9 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der zwischen dem ersten Abschnitt 1 und dem zweiten Abschnitt 3 eine Art Kolbenpumpe 23 angeschlossen ist, welche die Schwingung im zweiten Abschnitt 3 erzeugt, der wiederum als elastisches Rohr ausgeführt ist.
  • In Fig. 12 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der eine Platte 10, mit der entsprechend Fig. 1 die Schwingungen erzeugt werden, nicht in der Membran 9 sondern in der starren Trennwand 7 angeordnet ist und mittels einer Kolbenstange 11 oder dergleichen quer zur Längserstreckung des Rohres bewegt werden kann.
  • In Fig. 13 ist schließlich eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der Platten 24 an gegenüberliegenden Seiten des Rohres 3 beweglich angeordnet sind. Diese Platten werden derart synchron bewegt, daß sich die untere Platte 24 und die obere Platte 24 gleichzeitig und gemeinsam nach oben und unten bewegen, wodurch im Fluid eine entsprechende Strömung bzw. Schwingung erzeugt wird, die auch auf die Membran 9 übertragen wird.
  • In den Fig. 10 und 11 ist in Seitenansicht und Draufsicht eine erfindungsgemäße Pumpe in Form eines Rohres 4 dargestellt, das über eine Halterung 20 an einem Schiffsrumpf 21 befestigt ist. Die Halterung 20 dient einerseits zum Verschwenken des Rohres 4, wie in Fig. 11 durch den Pfeil 22 angedeutet ist, und anderseits zum Durchführen der technisch notwendigen Einrichtungen zum Erzeugen der Schwingungen im Fluid. Durch die Pumpwirkung entsteht eine Fluidströmung vom Einlaß 5 zum Auslaß 6, welche naturgemäß eine entgegengesetzte Bewegung des Schiffes bewirkt.
  • Wie aus den Ausführungen weiter oben und in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich ist, ist es für die Funktion der erfindungsgemäßen Pumpe wesentlich, daß ein Abschnitt des Rohres einen nicht veränderbaren Förderquerschnitt aufweist, so daß sich in diesem die im Fluid erzeugten Schwingungen nicht oder nur in geringerem Ausmaß fortsetzen als im zweiten Abschnitt mit einem veränderbaren Förderquerschnitt, in welchem transversale Schwingungen des Fluids zugelassen werden. Dadurch werden die Schwingungen, die im zweiten Abschnitt in Längsrichtung des Rohres vor und zurück laufen, am ersten Abschnitt praktisch reflektiert (durch die Trägheit des Fluids und Starrheit des ersten Abschnittes), so daß es insgesamt zu einer Strömung im Rohr 4 kommt, die vom Einlauf 5 zum Auslaß 6 fließt. Soferne es sich im Bereich des Auslasses 6, insbesondere bei Rohren mit elastischen Außenwänden, nicht vermeiden läßt, daß dieser dort eingespannt wird und sich daher auch dort ein kurzer Bereich befindet, in dem sich der Förderquerschnitt nicht verändern läßt, widerspricht dies nicht dem Gedanken der Erfindung, soferne dieser Abschnitt so kurz ist, daß keine Behinderung der Schwingung bzw. Strömung in einem Ausmaß erfolgt, wie dies durch den ersten Abschnitt des Rohres geschieht.
  • Wesentlich ist, daß die Schwingung in der Nähe des Zusammenstoßens zwischen erstem und zweitem Abschnitt erfolgt.
  • Durch geeignete Abstimmung der Längen und Förderquerschnitte des ersten und zweiten Abschnittes (der Gesamtquerschnitt des ersten Abschnittes muß nicht zwangsläufig gleich groß sein wie der Gesamtquerschnitt des zweiten Abschnittes) und der Frequenz, mit der die Schwingung im Fluid erzeugt wird, sowie der Elastizität bzw. des Formänderungsverhaltens des zweiten Abschnittes kann das Förderverhalten der Pumpe sehr gut an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt werden. Auch ist es möglich, den Gesamtquerschnitt des zweiten Abschnittes nicht nur in zwei, sondern auch in mehrere Teilquerschnitte zu unterteilen, wobei durch geeignete Erregung des Fluids in den einzelnen Teilquerschnitten eine nahezu pulsfreie Strömung erzielt werden kann. Es ist auch möglich, ein oder mehrere Tiefpaßelemente nach dem Auslaß 6 anzubringen, um den Fluidstrom zu glätten. Die Verwendung von höheren Schwingungsfrequenzen wirkt sich auf die Glättung des Fluidstromes ebenfalls positiv aus.
  • Es besteht bei der Erfindung außerdem kaum die Gefahr von Verletzungen durch mechanisch bewegte Teile, was die Erfindung z.B. als Antrieb für Rettungsboote attraktiv macht. Wenn die erzeugten Druckschwankungen nicht zu groß sind, können auch Wassertiere, wie Fische oder Meeressäuger, gepumpt werden, ohne Schaden zu erleiden. Es zeigt sich auch, daß die meisten Bauformen sehr schmutz- und verschleißunempfindlich sind und auch z.B. mit Schlamm und Steinen verunreinigtes Wasser gepumpt werden kann, ohne die Pumpe zu beschädigen oder zu verstopfen.
  • Durch geeignete Dimensionierung und Abstimmung der Pumpe ist es auch möglich, Gase zu fördern.
  • Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt dargestellt werden:
  • Eine Pumpe weist ein Rohr 4, durch welches ein Fluid gefördert wird, und eine Einrichtung 2 zum Erzeugen von transversalen Schwingungen im Fluid auf. Das Rohr 4 weist einlaßseitig 5 einen ersten Abschnitt 1 mit einem nicht veränderbaren Förderquerschnitt und auslaßseitig 6 einen zweiten Abschnitt 3 mit einem veränderbaren Förderquerschnitt auf.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe arbeitet nach dem Prinzip, daß das Fluid, wenn es in Schwingung versetzt wird, im zweiten Abschnitt 3 mit dem veränderbaren Förderquerschnitt transversale Schwingungen ausführen und sich auf diese Weise in diesem schwingungsfähigen System ausbreiten bzw. strömen kann, wogegen im ersten Abschnitt 1 mit dem nicht veränderbaren Förderquerschnitt eine Schwingung je nach Kompressibilität des Mediums nicht oder nur in einem viel geringeren Ausmaß erfolgt. Die Wellen der im Fluid erzeugten Schwingung werden sich daher weitgehend in Richtung des zweiten Abschnittes 3 mit dem veränderbaren Förderquerschnitt ausbreiten, so daß es zwangsläufig zu einer Strömung des Fluids vom ersten Abschnitt 1 zum zweiten Abschnitt 3 kommt.

Claims (16)

  1. Pumpe mit einem Rohr (4), durch welches ein Fluid gefördert wird, wobei das Rohr (4) einlassseitig (5) einen ersten Abschnitt (1) mit einem nicht veränderbaren Förderquerschnitt aufweist, und mit einer Einrichtung (2) zum Erzeugen von transversalen Schwingungen im Fluid, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (4) auslassseitig (6) einen zweiten Abschnitt (3) mit einem veränderbaren Förderguerschnitt aufweist, wobei die Einrichtung zum Erzeugen von Schwingungen im Fluid etwa im Anschlussbereich des ersten Abschnittes an den zweiten Abschnitt angeordnet ist und wobei die Änderung des Förderquerschnitts im zweiten Abschnitt von den transversalen Schwingungen des Fluids erzeugt wird.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderquerschnitt des zweiten Abschnittes (3) Teilquerschnitte (3a,3b) aufweist, deren Förderquerschnitt veränderbar ist.
  3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtquerschnitt des zweiten Abschnittes (3) nicht veränderbar ist und dass die Summe der veränderbaren Teilquerschnitte (3a,3b) in jeder Querschnittsebene den Gesamtquerschnitt ergibt.
  4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (3) wenigstens eine sich in Längsrichtung des Rohres (4) erstreckende Membran (9) aufweist.
  5. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (9) den zweiten Abschnitt (3) des Rohres in die Teilquerschnitte (3a,3b) unterteilt.
  6. Pumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Verlängerung (7) der Membran (9) als starrer Teil bis in den ersten Abschnitt (1) erstreckt.
  7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Abschnitt (3) ein inneres, deformierbares Rohr angeordnet ist.
  8. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt eine deformierbare Rohrwand aufweist.
  9. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt einen deformierbaren Einsatz (16) aufweist.
  10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2) zum Erzeugen von Schwingungen etwa im Anschlussbereich des ersten Abschnittes (1) an den zweiten Abschnitt (3) angeordnet ist.
  11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2) zum Erzeugen von Schwingungen den Förderquerschnitt im zweiten Abschnitt (3) verändert.
  12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (1) und der zweite Abschnitt (3) relativ zueinander bewegbar sind.
  13. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2) zum Erzeugen von Schwingungen ein transversal im zweiten Abschnitt verschiebbarer Teil (10) ist.
  14. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2) zum Erzeugen von Schwingungen ein axial im zweiten Abschnitt verschiebbarer Teil (10,23) ist.
  15. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2) zum Erzeugen von Schwingungen den Förderquerschnitt ringförmig verändert.
  16. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der veränderbare Förderquerschnitt durch ein unter Spannung, vorzugsweise Zugspannung, stehendes Element begrenzt ist, dessen Spannung veränderbar bzw. einstellbar ist.
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