EP2101059A1 - Schwingkolbenpumpe - Google Patents

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Publication number
EP2101059A1
EP2101059A1 EP09155103A EP09155103A EP2101059A1 EP 2101059 A1 EP2101059 A1 EP 2101059A1 EP 09155103 A EP09155103 A EP 09155103A EP 09155103 A EP09155103 A EP 09155103A EP 2101059 A1 EP2101059 A1 EP 2101059A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
pump
pump chamber
oscillating
bearing ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09155103A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Blaffert
Hans-Jörg Gasser
Ewald Lampl
Manfred Zucht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MSG Mechatronic Systems GmbH
Original Assignee
MSG Mechatronic Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MSG Mechatronic Systems GmbH filed Critical MSG Mechatronic Systems GmbH
Publication of EP2101059A1 publication Critical patent/EP2101059A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F04B17/046—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the fluid flowing through the moving part of the motor

Definitions

  • the invention relates to a vibrating piston pump according to the preamble of claim 1 and a vending machine with such an oscillating piston pump.
  • Oscillating piston pumps having a gap between the pumping chamber and the piston, which gap is filled by the fluid during operation of the pump and acts as a fluid seal between the piston and the pumping chamber, are also referred to as liquid-sealed oscillating piston pumps.
  • Such oscillating piston pumps are used in particular in the automotive sector, for example, is from the WO-A1-03 / 027454 a urea pump for injecting urea into the exhaust system of a motor vehicle.
  • Vibrating piston pumps with liquid seal have the advantage that they compared to the usual oscillating piston pumps with O-ring seals (see. WO-A1-95 / 03198 ) have improved dry-running properties.
  • the known liquid seals also have disadvantages: High pressures, high flow rates and good dry suction can only be achieved by a very narrow gap between the lateral surface of the piston and the pump chamber and / or the liquid seal, must be over a long distance parallel to the longitudinal axis of the piston extend, ie the space required for the piston and thus for the whole pump is increased. The thinner the gap and the longer the gap the greater the risk that the piston is in operation tilted and then dragged on the pump chamber or even blocked.
  • the invention has for its object to provide a vibrating piston pump, which is inexpensive to produce, has good dry-running properties and a long life and yet generates a high discharge pressure.
  • the oscillating piston pump for pumping a fluid comprises at least one pump chamber having an inlet and an outlet, and at least one piston displaceable in the pump chamber parallel to its longitudinal axis. Between the pump chamber and the piston is a gap which is filled by the fluid during operation of the pump and (together with the fluid) acts as a fluid seal between the piston and the pump chamber.
  • On the jacket surface of the piston sits at least one bearing ring, preferably two bearing rings.
  • These bearing rings may be made of a non-magnetic material, such as an elastic plastic or a ceramic, which has a low coefficient of friction with respect to the material from which the pump chamber is made. Such bearing rings allow accurate guidance of the piston in the pump chamber. In addition, the risk of cold welding of the piston and pump chamber can be excluded. The otherwise necessary expensive coating of piston and / or pump chamber can be omitted.
  • Usual pump chambers are cylindrical and usual pistons correspondingly as well. Such parts can be manufactured with high precision at low cost as turned parts.
  • the liquid seal can be formed both between the lateral surface of the bearing ring and the pump chamber and / or through another gap between the piston and the pump chamber. If the gap between the outer surface of the bearing ring and the pump chamber does not or only slightly contributes to the liquid seal, then the bearing of the piston can be decoupled from the seal of the piston against the pump chamber, whereby the risk of overdetermined storage is further reduced.
  • the bearing ring is seated in a e.g. annular recess on the lateral surface of the piston, while the bearing ring can rest on one or on two opposite side surfaces and thereby fixed in the axial direction.
  • bearing ring If the bearing ring is slotted, it can be easily widened for placement on the outer surface of the piston.
  • the slot is arranged obliquely to the longitudinal axis of the piston. In addition, it can also run diagonally to the radial.
  • the slot is preferably not rectilinear, but rather corrugated and / or stepped.
  • Closed bearing rings can e.g. thermally expanded and then applied to the piston. After cooling, the bearing ring then sits tightly on the piston.
  • closed bearing rings can be pushed onto the piston and fixed with at least one pressed-on sleeve and / or at least one securing ring on the piston.
  • At least one sealing ring e.g. an O-ring.
  • the sealing ring can compensate for any irregularities of the pump chamber with its elasticity.
  • the sealing ring also ensures sufficient contact pressure of the bearing ring against the pump chamber. In addition, gap losses between the bearing ring and the piston can be avoided.
  • At least one of the two end outer edges of the bearing ring is preferably chamfered, so that the piston can be easily inserted into the pump chamber with mounted bearing ring.
  • Vending machines in which liquid-sealed oscillating piston pumps can be used include any type of hot and cold beverage dispensers or preparers, as e.g. are usually placed in self-service areas. Because of the good dry-running properties and the high achievable pressures of the liquid-sealed oscillating piston pumps, these are particularly suitable for hot water production in espresso machines.
  • the oscillating piston pump 1 in FIG. 1 has a pump sleeve 20 which is fixed by means of two clamping sleeves 95.1, 95.2 in the opening of a magnetic coil 60.
  • the clamping sleeves 95.1, 95.2 each have an external thread 96.1, 96.2, which engages in a complementary internal thread of the magnetic coil 60 and a projection 97.1, 97.2, which is an abutment for the end face of the sleeve 20.
  • the supernatant 97.1 has an internal thread, which is screwed into a connection piece as an inlet 12 of the oscillating piston pump 1.
  • a magnetic armature 80 is screwed.
  • the armature 80 has a stepped recess 81 which connects its two end faces.
  • In the channel is in a region 85, a valve chamber for a non-illustrated check valve.
  • In the areas of the threads are as usual recesses in the O-rings (not shown) are inserted.
  • a piston 30 is made of a magnetic material.
  • the piston 30 has a channel 35 which connects its end faces.
  • the channel 35 is on the outlet side (also possible inlet side) extended to a valve chamber 36 in which a non-illustrated check valve sits.
  • the piston 30 is stepped tapers on the outlet side and sits with its tapered Bereic 34 in the inlet-side region of the recess of the armature 80th
  • the piston 30 When the solenoid 60 is energized, the piston 30 is displaced parallel to the common longitudinal axis 31 of the piston 30 and the sleeve 20 in the direction of the inlet 12 against the force of a spring 50. In this case, a pump chamber is released in the recess 81 and there is a negative pressure in the recess 81. Accordingly, the valve in the valve space 85 remains closed and the valve in the valve space 36 of the channel 35 opens, so that a fluid, for example air, a gas, oil and / or water flows into the pump chamber. When the magnet is turned off or - depending on the material of the piston 30 - is reversed polarity, then the piston 30 presses the fluid through the now-opening valve in the area 85.
  • a fluid for example air, a gas, oil and / or water
  • the piston has two axially spaced bearing rings 70, each in an annular recess 90 of the outlet side tapered portion of the piston sitting (see. Fig. 2 to Fig. 4 ).
  • the outer diameter of the bearing rings is slightly larger than the outer diameter of the outlet side tapered portion of the piston 30.
  • the bearing rings are a few 1/100 mm (less than 50/100 mm, preferably less 25/100 mm) over the lateral surface 37.4 of the piston 30 in his the outlet side tapered region and sit tight on the piston 30.
  • the bearing rings 70 are made of an elastic material which has the lowest possible coefficient of friction compared to the material of the armature 80.
  • the bearing rings 70 take over both the mechanical bearing (guide) of the piston 30, as well as in cooperation with the fluid, the sealing of the gap between the piston 30 and the recess 81st
  • FIGS. 5 to 10 show greatly simplified different ways of arranging the bearing rings on two piston types.
  • the pistons in the Figures 5 . 6 9 and 10 correspond to the piston in Figure 1 to 4 ,
  • This stepped piston 30 has a larger diameter portion 33 and a reduced diameter portion 34.
  • the region 33 has a larger diameter in order to achieve the largest possible magnetic flux through the piston 30.
  • Correspondingly large is the force exerted on the piston 30 magnetic force.
  • the area of the end face of the tapered region determines, for a given force, the pressure that can be maximally generated by the oscillating piston pump.
  • the liquid seal is formed between the lateral surface 37.4 of the tapered region and the pump chamber. If, as in the FIGS.
  • one or more bearing rings are arranged on the lateral surface 37.4 of the tapered portion 34, it must be ensured when dimensioning the bearing rings 70 that they not only mechanically support the piston 30, ie guide it in the pump chamber, but are also part of the fluid seal.
  • the optimum length of the bearing rings 70 in the axial direction depends on the viscosity of the fluid to be pumped, the thickness of the gap between the corresponding bearing ring 70 and the inner wall of the pump chamber and the maximum achievable pressure and must be determined from case to case by simple experiments ,
  • bearing rings 70 seated or seated on the lateral surface 37.3 of the region 33 of the piston 30 with the larger diameter, then these bearing rings 70 serve only the mechanical support or guidance of the Kolbem 30 in the pump chamber.
  • These bearing rings 70 can be designed accordingly without the limitations resulting from the liquid seal. In this case, of course, it is to be ensured that the gap between the tapered portion 34 and the inner wall of the pump chamber with the fluid forms a liquid seal according to the requirements.
  • FIGS. 7 and 8th each show a possibility for arrangement of one or two bearing rings 70 on a substantially cylindrical piston 30th
  • FIG. 11 For example, one way to mount non-slotted bearing rings 70 onto a piston is shown.
  • One end of the piston 30 is stepped reduced in diameter, so that a bearing ring 70 can be pushed onto the piston 30 to the stage that serves as a stop.
  • a fixing ring 75 is pressed onto the tapered end of the piston 30 and sets the Laggering 70 firmly.
  • a Seegering could be used as a fixing ring 75. It only needs to be noted that the fixing ring 75 does not project radially beyond the bearing ring. This method is particularly suitable for ceramic bearing rings.
  • FIG. 12 sits a bearing ring 70 in an annular groove on the lateral surface 37 of a piston 30. Between the piston 30 and the bearing ring 70 are two spaced apart sealing rings 76, here O-rings arranged. The sealing rings sit in annular recesses of the annular groove. Of course, the bearing ring 70 does not have to sit in an annular groove for it.
  • the sealing rings 76 are elastic and can compensate for any unevenness of the inner wall of the pump chamber.

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Abstract

Es sind Schwingkolbenpumpe 1 zum Pumpen eines Fluids, mit einer Pumpenkammer, die einen Einlass 12 und einen Auslass 14 aufweist, und mit einem in der Pumpenkammer parallel zu seiner Längsachse 31 verschiebbaren Kolben 30, sowie mit einem Spalt zwischen der Pumpenkammer und dem Kolben 30 bekannt, wobei der Spalt beim Betrieb der Pumpe 1 von dem Fluid gefüllt wird und als Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Kolben 30 und der Pumpenkammer wirkt. Die Trockenlaufeigenschaften dieser Schwingkolbenpumpen 1 werden verbessert, wenn auf der Mantelfäche des Kolbens 30 mindestens ein Lagerring 70 sitzt.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Schwingkolbenpumpe nach den Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Getränkeautomaten mit einer solchen Schwingkolbenpumpe.
    • Stand der Technik
  • Schwingkolbenpumpen, die einen Spalt zwischen der Pumpenkammer und dem Kolben aufweisen, wobei der Spalt beim Betrieb der Pumpe von dem Fluid gefüllt wird und als Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Kolben und der Pumpenkammer wirkt, werden auch als flüssigkeitsgedichtete Schwingkolbenpumpen bezeichnet. Solche Schwingkolbenpumpen werden insbesondere im KFZ-Bereich eingesetzt, beispielsweise ist aus der WO-A1-03/027454 eine Harnstoffpumpe zum Einspritzen von Harnstoff in den Abgasstrang eines KFZ bekannt.
  • Schwingkolbenpumpen mit Flüssigkeitsdichtung haben den Vorteil, dass sie im Vergleich zu den sonst üblichen Schwingkolbenpumpen mit O-Ringdichtungen (vgl. WO-A1-95/03198 ) verbesserte Trockenlaufeigenschaften haben. Die bekannten Flüssigkeitsdichtungen haben aber auch Nachteile: Hohe Drücke, hohe Förderleistungen und gute Trockenansaugleistung lassen sich nur durch einen sehr schmalen Spalt zwischen der Mantelfläche des Kolbens und der Pumpenkammer erreichen und/oder die Flüssigkeitsdichtung, muss sich über eine lange Strecke parallel zur Längsachse des Kolbens erstrecken, d.h. der Platzbedarf für den Kolben und damit für die ganze Pumpe wird vergrößert. Je dünner der Spalt und je länger der Spalt desto größer wird die Gefahr, dass der Kolben im Betrieb verkantet und dann an der Pumpenkammer schleift oder sogar blockiert. Gleichzeitig nimmt mit der Länge des Spaltes die Gefahr einer überbestimmten Lagerung des Kolbens in der Pumpenkammer zu. Dem lässt sich bisher nur durch sehr hohe Präzision bei der Fertigung von Pumpenkammer und Kolben begegnen, was die Kosten für entsprechende Schwingkolbenpumpen in die Höhe treibt. Der Einsatz von Schwingkolbenpumpen zur Förderung säurehaltiger Fluide macht zudem eine Fertigung von Pumpenkammer und Kolben aus Edelstahl erforderlich, so das es beim Betrieb der Pumpe zu Kaltverschweissungen kommen kann. Dies lässt sich wiederum nur durch teure Beschichtungen des Kolbens und/oder der Pumpenkammer vermeiden.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwingkolbenpumpe bereitzustellen, die günstig herstellbar ist, gute Trockenlaufeingenschaften und eine lange Lebensdauer aufweist und dennoch einen hohen Förderdruck erzeugt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Schwingkolbenpumpe zum Pumpen eines Fluids, umfasst mindestens eine Pumpenkammer, die einen Einlass und einen Auslass aufweist, und mindestens einen in der Pumpenkammer parallel zu seiner Längsachse verschiebbaren Kolben. Zwischen der Pumpenkammer und dem Kolben ist ein Spalt, der beim Betrieb der Pumpe von dem Fluid gefüllt wird und (zusammen mit dem Fluid) als Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Kolben und der Pumpenkammer wirkt. Auf der Mantelfäche des Kolbens sitzt mindestens ein Lagerring, vorzugsweise zwei Lagerringe. Diese Lagerringe können aus einem nicht magnetischem Material, z.B. einem elastischen Kunstoff oder einer Keramik hergestellt sein, das einen geringen Reibungskoeffizienten gegenüber dem Werkstoff, aus dem die Pumpenkammer ist, aufweist. Solche Lagerringe ermöglichen eine genaue Führung des Kolbens in der Pumpenkammer. Zudem kann die Gefahr einer Kaltverschweissung von Kolben und Pumpenkammer ausgeschlossen werden. Die ansonsten notwenige teure Beschichtung von Kolben und/oder Pumpenkammer kann entfallen.
  • Übliche Pumpenkammern sind zylindrisch und übliche Kolben entsprechend ebenso. Solche Teile können mit hoher Präzision bei geringen Kosten als Drehteile hergestellt werden.
  • Die Flüssigkeitsdichtung kann sowohl zwischen der Mantelfläche des Lagerrings und der Pumpenkammer und/oder durch einen anderen Spalt zwischen dem Kolben und der Pumpenkammer ausgebildet werden. Wenn der Spalt zwischen der Mantelfläche des Lagerringes und der Pumpenkammer gar nicht oder nur wenig zu der Flüssigkeitsdichtung beiträgt, dann kann die Lagerung des Kolbens von der Dichtung des Kolbens gegen die Pumpenkammer entkoppelt werden, wodurch das Risiko einer überbestimmten Lagerung nochmals reduziert wird.
  • Bevorzugt sitzt der Lagerring in einer z.B. ringförmigen Ausnehmung auf der Mantelfläche des Kolbens, dabei kann der Lagerring an einer oder auch an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen anliegen und dadurch in axialer Richtung festgelegt werden.
  • Wenn der Lagerring geschlitzt ist, kann er zum Aufsetzen auf die Mantelfläche des Kolbens leicht geweitet werden.
  • Damit möglichst kein Fluid durch den Schlitz strömt, ist dieser natürlich bevorzugt möglichst schmal zu bemessen. Bevorzugt ist der Schlitz schräg zur Längsachse des Kolbens angeordnet. Zusätzlich kann er auch noch schräg zur Radialen verlaufen.
  • Der Schlitz ist aus dem gleichen Grund bevorzugt nicht geradlinig sonder gewellt und/oder gestuft.
  • Geschlossene Lagerringe können z.B. thermisch geweitet und dann auf den Kolben aufgebracht werden. Nach dem Abkühlen sitzt der Lagerring dann stramm auf dem Kolben. Alternativ können geschlossene Lagerringe auf den Kolben aufgeschoben und mit mindestens einer aufgepressten Hülse und/oder mindestens einem Sicherungsring auf dem Kolben fixiert werden.
  • Bevorzugt ist zwischen dem Kolben und dem Lagerring mindestens ein Dichtring, z.B. ein O-Ring. Der Dichtring kann mit seiner Elastizität etwaige Ungleichmäßigkeiten der Pumpenkammer ausgleichen. Auch sorgt der Dichtring für einen ausreichenden Andruck des Lagerringes an die Pumpenkammer. Zudem werden Spaltverluste zwischen dem Lagerring und dem Kolben vermieden.
  • Mindestens eine der beiden stirnseitigen Außenkanten des Lagerringes ist bevorzugt angefast, damit der Kolben mit montiertem Lagerring einfach in die Pumpenkammer eingesetzt werden kann.
  • Getränkeautomaten in denen flüssigkeitsgedichtete Schwingkolbenpumpen eingesetzt werden können umfassen jede Art von Heiß- und Kaltgetränkespendern oder -bereitern, wie sie z.B. in Selbstbedienungsbereichen üblicherweise aufgestellt sind. Wegen der guten Trockenlaufeigenschaften und der hohen erzielbaren Drücke der flüssigkeitsgedichteten Schwingkolbenpumpen eignen sich diese insbesondere zur Heißwasserförderung in Espressomaschinen.
    • Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
    • Figur 1
    zeigt eine Schwingkolbenpumpe im Längsschnitt,
    Figur 2
    zeigt eine isometrische Abbildung des Kolbens der Schwingkolbenpumpe aus Figur1,
    Figur 3
    zeigt eine Seitenansicht des Kolbens aus Figur 2,
    Figur 4
    zeigt den Kolben aus Figur 2 und 3 im Längsschnitt,
    Figuren 5
    bis 10 zeigen je einen Kolben für eine Schwingkolbenpumpe und
    Figur 11
    und 12 zeigen je einen Ausschnitt eines Kolbes.
  • Die Schwingkolbenpumpe 1 in Figur 1 hat eine Pumpenhülse 20, die mittels zweier Spannhülsen 95.1, 95.2 in der Öffnung einer Magnetspule 60 festgelegt ist. Die Spannhülsen 95.1, 95.2 haben dazu je ein Außengewinde 96.1, 96.2, das in ein komplementäres Innengewinde der Magnetspule 60 eingreift sowie einen Überstand 97.1, 97.2, der ein Widerlager für die Stirnseite der Hülse 20 ist. Der Überstand 97.1 hat ein Innengewinde, das ein Anschlussstück als Einlass 12 der Schwingkolbenpumpe 1 eingeschraubt ist. In den Überstand 97.2 ist ein magnetische Anker 80 eingeschraubt. Der Anker 80 hat eine gestufte Ausnehmung 81, die seine beiden Stirnseiten verbindet. In dem Kanal ist in einem Bereich 85 ein Ventilraum für ein nicht dargestelltes Rückschlagventil. In den Bereichen der Gewinde sind wie üblich Ausnehmungen, in die O-Ringe (nicht dargestellt) eingelegt werden.
  • In der Hülse 20 ist ein Kolben 30 aus einem magnetischen Material. Der Kolben 30 hat einen Kanal 35, der seine Stirnseiten verbindet. Der Kanal 35 ist auslassseitig (ebenso möglich einlassseitig) zu einem Ventilraum 36 erweitert, in dem ein nicht dargestelltes Rückschlagventil sitzt. Der Kolben 30 ist auslassseitig gestuft verjüngt und sitzt mit seinem verjüngten Bereic 34 in dem einlassseitigen Bereich der Ausnehmung des Ankers 80.
  • Wenn die Magnetspule 60 angeregt wird, dann wird der Kolben 30 gegen die Kraft einer Feder 50 parallel zur gemeinsamen Längsachse 31 des Kolbens 30 und der Hülse 20 in Richtung des Einlasses 12 verschoben. Dabei wird ein Pumpenraum in der Ausnehmung 81 freigegeben und es entsteht in der Ausnehmung 81 ein Unterdruck. Entsprechend bleibt das Ventil in dem Ventilraum 85 geschlossen und das Ventil in dem Ventilraum 36 des Kanals 35 öffnet sich, so dass ein Fluid, z.B. Luft, ein Gas, Öl und/oder Wasser in den Pumpenraum strömt. Wenn der Magnet abgeschaltet oder-je nach Material des Kolbens 30 - umgepolt wird, dann drückt der Kolben 30 das Fluid durch das nun öffnende Ventil in dem Bereich 85. Bei diesem Vorgang darf möglichst kein Fluid an dem Kolben vorbei durch den Spalt zwischen dem Kolben 30 und der Ausnehmung 81 zurückfließen. Deshalb hat der Kolben zwei axial voneinander beabstandete Lagerringe 70, die in je einer ringförmigen Ausnehmung 90 des auslassseitig verjüngten Bereichs des Kolbens sitzen (vgl. Fig. 2 bis Fig. 4). Der Außendurchmesser der Lagerringe ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des auslassseitig verjüngten Bereichs des Kolbens 30. Die Lagerringer stehen wenige 1/100 mm (weniger als 50/100 mm, bevorzugt weniger 25/100 mm) über die Mantelfläche 37.4 des Kolbens 30 in seinem auslassseitig verjüngtem Bereich hervor und sitzen stramm auf dem Kolben 30. Die Lagerringe 70 sind aus einem elastischen Werkstoff, der gegenüber dem Material des Ankers 80 einen möglichst geringen Reibungskoeffizienten aufweist. Sofern der Einsatzzweck der Schwingkolbenpumpe 1 es zulässt, können z.B. an sich bekannte selbstschmierende Sinter- oder Kunstoffringe verwendet werden. Zwischen den Lagerringen 70 und der Ausnehmung 81 ist ein schmaler Spalt, der beim Betrieb der Pumpe mit dem zu pumpenden Fluid gefüllt wird und als Flüssigkeitsdichtung wirkt. In diesem Beispiel übernehmen die Lagerringe 70 folglich sowohl die mechanische Lagerung (Führung) des Kolbens 30, als auch im Zusammenwirken mit dem Fluid die Abdichtung des Spaltes zwischen dem Kolben 30 und der Ausnehmung 81.
  • Die Figuren 5 bis 10 zeigen stark vereinfacht verschiedene Möglichkeiten der Anordnung der Lagerringen auf zwei Kolbentypen. Die Kolben in den Figuren 5, 6 9 und 10 entsprechen dem Kolben in Figur 1 bis 4. Dieser gestufte Kolben 30 hat einen Bereich 33 mit größerem Durchmesser und einen Bereich 34 mit reduziertem Durchmesser. Der Bereich 33 hat einen größeren Durchmesser, um einen möglichst großen magnetischen Fluss durch den Kolben 30 zu erzielen. Entsprechend groß ist die auf den Kolben 30 ausgeübte magnetische Kraft. Die Fläche der Stirnseite des verjüngten Bereichs bestimmt bei gegebener Kraft den Druck, der mit der Schwingkolbenpumpe maximal erzeugbar ist. Die Flüssigkeitsdichtung wird zwischen der Mantelfläche 37.4 des verjüngten Bereichs und der Pumpenkammer ausgebildet. Wenn, wie in den Figuren 1 bis 4, 9 und 10 ein oder mehrere Lagerringe auf der Mantelfläche 37.4 des verjüngten Bereichs 34 angeordnet sind, ist bei der Bemaßung der Lagerringe 70 darauf zu achten, dass sie den Kolben 30 nicht nur mechanisch lagern, d.h. in der Pumpenkammer führen, sondern auch Teil der Flüssigkeitsdichtung sind. Die optimale Länge der Lagerringe 70 in axialer Richtung hängt dabei von der Viskosität des zu pumpenden Fluids, der Dicke des Spalts zwischen dem entsprechenden Lagerring 70 und der Innenwand der Pumpenkammer sowie dem maximal erzielbaren Druck ab und muss von Fall zu Fall durch einfache Versuche bestimmt werden.
  • Wenn ein oder mehrere Lagerringe 70 auf der Mantelfläche 37.3 des Bereichs 33 des Kolben 30 mit dem größerem Durchmesser sitzt oder sitzen, dann dienen diese Lagerringe 70 lediglich der mechanischen Lagerung bzw. Führung der des Kolbem 30 in der Pumpenkammer. Diese Lagerringe 70 können entsprechend ohne die Beschränkungen, die sich durch die Flüssigkeitsdichtung ergeben ausgelegt werden. In diesem Fall ist natürlich sicherzustellen, dass der Spalt zwischen dem verjüngten Bereich 34 und der Innenwand der Pumpenkammer mit dem Fluid eine den Anforderungen entsprechende Flüssigkeitsdichtung ausbildet.
  • Die Figuren 7 und 8 zeigen jeweils eine Möglichkeit zu Anordnung eines bzw. zwei Lagerringen 70 auf einem im wesentlichen zylindrischen Kolben 30.
  • In Figur 11 ist eine Möglichkeit zum Montieren von nicht geschlitzten Lagerringen 70 auf einen Kolben dargestellt. Ein Ende des Kolbens 30 ist im Durchmesser gestuft reduziert, so dass ein Lagerring 70 bis zur Stufe, die als Anschlag dient, auf den Kolben 30 geschoben werden kann. Anschließend wird ein Fixierring 75 auf das verjüngte Ende des Kolbens 30 aufgepresst und legt dabei den Laggering 70 fest. Alternativ könnte auch ein Seegering als Fixierring 75 verwendet werden. Es muss nur beachtet werden, dass der Fixierring 75 nicht radial über den Lagerring hervorsteht. Diese Methode ist insbesondere für keramische Lagerringe geeignet.
  • In Figur 12 sitzt ein Lagerring 70 in einer Ringnut auf der Mantelfläche 37 eines Kolbens 30. Zwischen dem Kolben 30 und dem Lagerring 70 sind zwei voneinander beabstandete Dichtringe 76, hier O-Ringe, angeordnet. Die Dichtringe sitzen in ringförmigen Vertiefungen der Ringnut. Natürlich muss der Lagerring 70 dafür nicht in einer Ringnut sitzen. Die Dichtringe 76 sind elastisch und können etwaige Unebenheiten der Innenwand der Pumpenkammer kompensieren.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Schwingkolbenpumpe
    12
    Einlass
    14
    Auslass
    20
    Hülse
    25
    Pumpenkammer
    30
    Kolben
    31
    Längsachse
    33
    Bereich größeren Durchmessers eines gestuften Kolben
    34
    Bereich kleineren Durchmessers eines gestuften Kolben
    35
    Kanal
    36
    Erweiterung zu Ventilraum
    37
    Mantelfläche des Kolben
    37.3
    Mantelfläche im Bereich größeren Durchmessers eines gestuften Kolben
    37.4
    Mantelfläche im Bereich kleineren Durchmessers eines gestuften Kolben
    39
    Abflachung des Kolbens
    50
    Feder
    60
    Magnet
    70
    Lagerring
    75
    Fixierring
    76
    Dichtungsring
    80
    Anker
    81
    Ausnehmung des Ankers 80
    85
    Ventilraum
    90
    ringförmige Ausnehmung
    95.1
    Spannhülse
    95.2
    Spannhülse
    96.1
    Überstand der Spannhülse 95.1
    96.2
    Überstand der Spannhülse 95.2
    97.1
    Außengewinde der Spannhülse 95.1
    97.2
    Außengewinde der Spannhülse 95.2

Claims (10)

  1. Schwingkolbenpumpe (1) zum Pumpen eines Fluids, umfassend
    - eine Pumpenkammer, die einen Einlass (12) und einen Auslass (14) aufweist,
    - einen in der Pumpenkammer parallel zu seiner Längsachse (31) verschiebbaren Kolben (30),
    - mindestens einen Spalt zwischen der Pumpenkammer und dem Kolben(30), wobei der Spalt beim Betrieb der Pumpe von dem Fluid gefüllt wird und als Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Kolben (30) und der Pumpenkammer wirkt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    auf der Mantelfäche (37) des Kolbens (30) mindestens ein Lagerring (70) sitzt, um den Kolben(30) in der Pumpenkammer zu lagern.
  2. Schwingkolbenpumpe (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Flüssigkeitsdichtung durch einen Spalt zwischen der Mantelfläche des Lagerrings 70 und der Pumpenkammer ausgebildet ist.
  3. Schwingkolbenpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Lagerring (70) in einer ringförmigen Ausnehmung auf der Mantelfäche des Kolbens (30) sitzt.
  4. Schwingkolbenpumpe (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Lagerring(70) einen Schlitz aufweist.
  5. Schwingkolbenpumpe (1) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz schräg zur Längsachse (31) des Kolbens (30) verläuft.
  6. Schwingkolbenpumpe (1) nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schlitz gewellt ist.
  7. Schwingkolbenpumpe (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen dem Kolben (30) und dem Lagerring (70) mindestens ein elastischer Dichtring (76) sitzt.
  8. Schwingkolbenpumpe (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens ein Kante der Mantelfläche des Lagerringes angefast ist.
  9. Getränkeautomat, umfassend eine Schwingkolbenpumpe (1) für ein Fluid, wobei die Schwingkolbenpumpe (1) eine Pumpenkammer und einen in der Pumpenkammer parallel zu seiner Längsachse (31) verschiebbaren Kolben (30) aufweist
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens ein Spalt zwischen der Pumpenkammer und dem Kolben (30) ist, der Spalt beim Betrieb der Pumpe von dem Fluid gefüllt wird, und als Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Kolben (30) in der Pumpenkammer wirkt.
  10. Getränkeautomat nach dem vorstehenden Anspruch,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schwingkolbenpumpe (1) eine Schwingkolbenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.
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