EP2626560B1 - Hermetische Pumpe - Google Patents

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EP2626560B1
EP2626560B1 EP13153194.9A EP13153194A EP2626560B1 EP 2626560 B1 EP2626560 B1 EP 2626560B1 EP 13153194 A EP13153194 A EP 13153194A EP 2626560 B1 EP2626560 B1 EP 2626560B1
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EP
European Patent Office
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elastic tube
current
hermetic pump
impressed
winding
Prior art date
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EP13153194.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2626560A1 (de
Inventor
Ahmed Fadil
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KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB AG
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Filing date
Publication date
Application filed by KSB AG filed Critical KSB AG
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for the hermetic pumping of liquids or gases, wherein the pumping operation is caused by the change of a volume in a pumping chamber, and a method for operating such a device.
  • WO 00/12896 A1 a structure in which a pumping chamber is provided with an inlet, which is equipped with a non-return valve, which causes the conveying fluid can only penetrate into the pumping chamber.
  • a check valve is provided on the outlet side.
  • the pumping chamber is made of elastic material. If the volume of the pumping chamber is increased, delivery fluid is sucked through the inlet, the non-return valve of the inlet is hereby opened, the outlet side closed. When reducing the volume, the flap of the inlet is closed, the outlet side is opened, so that the conveying fluid can leave the pump chamber via the outlet.
  • the change in the volume of the pump chamber is effected mechanically, for example directly by pressing on the pumping chamber.
  • the DE 4029250 A1 describes a device for generating pressure surges in liquids or gases, as it can be used for above-mentioned positive displacement pumps.
  • Magnetic or magnetizable particles are embedded in an elastomeric tube piece, the tube piece being surrounded by electromagnetic driver stages is, which can be activated in a repetitive process after a preselected, variably controllable clock successively according to their order by current pulses, wherein any peristaltic can be imposed.
  • the US 4,585,397 shows a hermetic pump which achieves a pumping action by means of two electrically operated bellows.
  • the US 6,352,455 shows a peristaltic pump, which achieves a pumping action by mechanical deformation of the hose.
  • the present invention is based on the object, a device for generating pressure surges in a hermetic pump consisting of an elastic tube which is arranged between an outlet-side valve and an inlet-side valve hermetically sealed in a housing to provide, which are simple and inexpensive should be.
  • the solution provides that in the hermetic pump on or in the elastic tube induction windings are provided which are electromagnetically coupled with an elastic winding surrounding the excitation winding.
  • the pump is particularly suitable for transporting mixtures of solid and liquid, with a gaseous portion is no impairment.
  • suitable valves are chosen that offer a compromise between fast reaction and good permeability, which significantly influences the efficiency of the pump.
  • the horizontal or vertical arrangement of the pump determine further characteristics of the valves, which can be selected for the pump according to the invention according to generally accepted rules.
  • an area between the housing and the elastic tube is filled with a cooling liquid.
  • a cooling of the elastic tube is necessary if very high currents are induced to deform the tube.
  • cooling options are provided in the elastic tube, which are designed for example as cooling channels.
  • a fuse may additionally be provided which protects the pump from leaking in the event of leakage of the elastic tube, as well as a sensor which registers the leakage and reports to a warning system.
  • the exciter winding in the longitudinal direction of the tube encloses a portion of the elastic tube. Due to the exact placement of the excitation winding along the elastic tube, the elastic properties of the tube material can be optimally utilized. At the ends of the pipe section a firm connection with the connection flanges is necessary. An expansion must be avoided in these areas.
  • the middle region of the elastic tube is designed for maximum deformation. In this area, the induction coil is arranged, which is surrounded by the field winding. By the electromagnetic interaction, it is possible that this area is stretched, whereby the volume of the elastic tube is increased. It is also possible to compress the elastic tube in this area, which reduces its volume.
  • the induction windings are formed as a network and / or braid of electrically conductive material to transmit forces occurring evenly in the elastic tube.
  • the forces that are necessary to stretch or compress the elastic tube are very high, which is why a uniform transfer is essential.
  • This fabric may additionally be bonded to a fabric of elastic material. Both together are then laminated between elastic sheath layers.
  • permanent magnets in the elastic tube in addition to the induction winding, in particular permanent magnets with high energy density, such as rare earth magnets.
  • a region between the housing and the elastic tube is filled with a cooling liquid.
  • a cooling of the elastic tube is necessary if very high currents are induced to deform the tube.
  • cooling options are provided in the elastic tube, which are designed for example as cooling channels.
  • a fuse may additionally be provided which protects the pump from leaking in the event of leakage of the elastic tube, as well as a sensor which registers the leakage and reports to a warning system.
  • a wind tank is provided to reduce pressure surges following the outlet-side valve. Due to the design of the flow over time is characterized by strong pulses. The use of said wind tank serves to smooth the outlet-side flow.
  • the invention describes a method for operating a hermetic pump wherein a current is impressed into the excitation winding, in particular a pulse-shaped current.
  • a current is impressed into the excitation winding, in particular a pulse-shaped current.
  • it is necessary to magnetize the induction winding. This is most easily achieved by impressing a short current pulse into the exciter winding.
  • the magnetized induction coil can then be attracted or repelled by the excitation winding, so that the effect of volume increase or decrease sets.
  • the impressed current pulse has a zero crossing.
  • the change of the current direction allows to generate a very large force between the two windings.
  • the current is impressed in successive pulse sequences, wherein the distance between two pulses takes into account the material properties of the elastic tube. Since the elastic tube is subject to inertia, it does not instantaneously deform with the concern of the force caused by the electromagnetic interaction, it responds delayed. This delay must be taken into account when impressing the current.
  • the current pulse is impressed, the elastic tube deforms and then returns to its original shape. Only after complete relaxation, a new current pulse is impressed into the exciter winding.
  • the inventive hermetic pump 1 is shown in a side view.
  • a housing 2 In a housing 2 is an elastic tube 3, which is tightly clamped at its upper end between the housing 2 and an outlet-side valve. At its lower end, the elastic tube 3 is braced with an inlet-side valve 5.
  • the two valves 4, 5 have flanges, not shown, by means of which the hermetic pump according to the invention can be installed in a system, wherein the material transported by the pump in the fluid chamber 6 comes into contact only with the elastic tube 3.
  • the housing 2 has in the central region via a field winding 7.
  • This field winding consists of electrically conductive coils which are used to generate an electromagnetic Field are provided.
  • This excitation winding 7 opposite is arranged on the elastic tube 3, an induction coil 8. If an electromagnetic field is excited in the field winding 7, a corresponding opposing field is thereby produced in the induction winding 8.
  • a force that causes an expansion of the elastic tube 3 develops. This expansion is proportional to the applied exciter field and causes an increase in volume in the elastic tube 3.
  • the illustrated hermetic pump can be combined in different ways. If several pumps are connected in parallel, the effect of pressure surges can be reduced and, at the same time, the flow rate can be arbitrarily increased. Serial arrangements of the pumps according to the invention make it possible to produce a conveyed material pressure differentiated for certain sections of a plant. Due to the compact design of the hermetic pump, it can be used in places where there is not enough space available for other pumps.
  • the Fig. 2 shows the arrangement of the windings in a section in a rest position of the pump.
  • the stator In the upper area of the Fig. 2 the stator is shown, wherein the stator-side field winding 7 is fixedly connected to a stator shell 9.
  • the stator jacket 9 is designed so that it absorbs all forces that occur during the pumping process. It secures the exciter winding 7 and provides sufficient electrical insulation, as well as cooling of the exciter winding 7.
  • the excitation winding 7 opposite is in the Fig. 2 the induction coil 8 shown.
  • This is in the in the Fig. 2 only indicated elastic tube 3 incorporated, taking into account that the spatial position of the induction coil 8 changes during the pumping process.
  • Both windings are in the Fig. 2 shown only schematically.
  • arrangements of the two windings 7, 8 are possible, which are aligned obliquely to the flow direction.
  • arrangements are possible in which the windings 7, 8 are not arranged in parallel in the idle state.
  • the Fig. 3 shows an alternative embodiment of the pump according to the invention, take in the permanent magnets 10, the effect of the induction coils.
  • the north-south orientation of the permanent magnets is in the Fig. 3 represented by N or S.
  • the elastic tube 3 which is designed as a bellows 11 in this embodiment, alternately permanent magnets 10 and excitation windings 7 are arranged between two folds of the bellows 11. If the exciter winding 7 is acted upon by a direct current in a first current direction, then a magnetic field is built up in the excitation winding 7, as is shown in FIG Fig. 3A , so in the upper part of the Fig. 3 is shown. This magnetic field of the exciter winding causes a contraction of the bellows.
  • the Fig. 4 shows a first scheme for using the described hermetic pump.
  • the course of the current is shown over time, as it is impressed into the exciter winding 7.
  • the middle curve shows the force that is built up between the excitation winding 7 and the induction winding 8, this results in a deflection of the elastic tube, which is shown in the lower curve.
  • a negative current is impressed, which induces a current in the induction coil 8.
  • the resulting force already causes a slight deflection of the elastic tube. If the maximum value is reached, a rapid change of the current direction, combined with a rise to the maximum value of the current in the positive direction, causes a force which leads to a very strong deflection of the elastic tube, whereby the actual pumping action arises.
  • the inertia of the elastic material causes a slow movement up to the maximum deflection, the elastic property ensures an equally sluggish return movement to the starting position.
  • the Fig. 5 shows a further scheme for using a hermetic pump according to the invention, wherein the impressed excitation current shows a section of a linear shape.
  • the upper curve again shows the course of the impressed current, the middle the force and the lower the deflection of the elastic tube.
  • the impressed current causes a force that leads to the deflection of the tube.
  • the duration of the impressed current pulse is based on the distance between the excitation winding and the induction winding. If this is too large, the induction is very low and maintaining the current is not meaningful.
  • the deflection of the elastic tube is comparable to that produced by the first scheme, but the course is smoother.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum hermetischen Pumpen von Flüssigkeiten oder Gasen, wobei der Pumpvorgang durch die Veränderung eines Volumens in einer Pumpkammer hervorgerufen wird, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung.
  • Das Prinzip der Verdrängerpumpe auf dem die vorliegende Erfindung beruht, ist hinlänglich bekannt. Beispielsweise beschreibt die WO 00/12896 A1 einen Aufbau, bei dem eine Pumpkammer mit einem Einlass versehen ist, der mit einer Rückschlagklappe ausgestattet ist, die bewirkt, dass das Förderfluid nur in die Pumpkammer eindringen kann. Ebenso ist auslassseitig eine Rückschlagklappe vorgesehen. Die Pumpkammer ist aus elastischem Material gefertigt. Wird das Volumen der Pumpkammer vergrößert, so wird Förderfluid durch den Einlass angesaugt, die Rückschlagklappe des Einlasses ist hierbei geöffnet, die auslassseitige geschlossen. Beim Reduzieren des Volumens wird die Klappe des Einlasses geschlossen, die auslassseitige geöffnet, so dass das Förderfluid die Pumpekammer über den Auslass verlassen kann. Die Veränderung des Volumens der Pumpenkammer wird mechanisch bewirkt, beispielsweise direkt durch drücken auf die Pumpkammer.
  • Die DE 4029250 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckstößen in Flüssigkeiten oder Gasen, wie sie für oben genannte Verdrängerpumpen einsetzbar ist. In einem elastomeren Schlauchstück sind magnetische oder magnetisierbare Teilchen eingelagert, wobei das Schlauchstück von elektromagnetischen Treiberstufen umgeben ist, die in einem sich wiederholenden Vorgang nach einem vorgewählten, variabel steuerbaren Takt nacheinander entsprechend ihrer Reihenfolge durch Stromimpulse aktiviert werden können, wobei eine beliebige peristaltische aufgezwungen werden kann.
  • Die US 4 585 397 zeigt eine hermetische Pumpe, die mittels zweier elektrisch betätigter Faltenbalge eine Pumpwirkung erzielt.
  • Die US 6 352 455 zeigt eine Schlauchpumpe, die durch mechanische Verformiung des Schlauches eine Pumpwirkung erzielt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckstößen in einer hermetischen Pumpe bestehend aus einem elastischen Rohr, das zwischen einem auslassseitigen Ventil und einem einlassseitigen Ventil hermetisch dicht in einem Gehäuse angeordnet ist, bereitzustellen, wobei diese einfach und kostengünstig ausgeführt sein soll.
  • Die Lösung sieht vor, dass bei der hermetischen Pumpe an oder in dem elastischen Rohr Induktionswicklungen vorgesehen sind, die mit einer das elastische Rohr umhüllenden Erregerwicklung elektromagnetisch koppelbar sind.
  • Durch die Koppelung der Erregerwicklung an die Induktionswicklung ist es möglich eine Kraft auf das elastische Rohr zu Übertragen, die zu einer Auslenkung des Rohrs führt. Diese Auslenkung führt zu der erwünschten Pumpwirkung. Durch die elektromagnetische Auslenkung des elastischen Rohrs wird die Anzahl mechanisch bewegter Teile an der Pumpe gering gehalten, wodurch die Reibung im Gesamtsystem stark reduziert wird. Die Pumpe eignet sich besonders zum Transport von Gemischen aus Feststoff und Flüssigkeit, wobei ein gasförmiger Anteil keine Beeinträchtigung darstellt. Abhängig von Druck und Fördermedium werden passende Ventile gewählt, die einen Kompromiss aus schneller Reaktion und guter Durchlässigkeit bieten, wodurch der Wirkungsgrad der Pumpe maßgeblich beeinflusst wird. Die horizontale oder vertikale Anordnung der Pumpe bestimmen weitere Eigenschaften der Ventile, die für die erfindungsgemäße Pumpe nach allgemein üblichen Regeln ausgewählt werden können.
  • Erfindungsgemäß ist ein Bereich zwischen dem Gehäuse und dem elastischen Rohr mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt. Eine Kühlung des elastischen Rohrs ist notwendig, wenn zur Verformung des Rohres sehr hohe Ströme induziert werden. Um eine Verformung oder Zersetzung des elastischen Materials zu vermeiden, werden im elastischen Rohr Kühlmöglichkeiten vorgesehen, die beispielsweise als Kühlkanäle ausgeführt sind. Bei einem kompletten Kühlmantel kann zusätzlich eine Sicherung vorgesehen sein, die die Pumpe im Fall einer Leckage des elastischen Rohres vor auslaufen schützt, sowie ein Sensor, der die Leckage registriert und einem Warnsystem meldet.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung umhüllt bei der hermetischen Pumpe die Erregerwicklung in Längsrichtung des Rohres einen Teilbereich des elastischen Rohrs. Durch die genaue Platzierung der Erregerwicklung entlang des elastischen Rohres, lassen sich die elastischen Eigenschaften des Rohrmaterials optimal ausnutzen. An den Enden des Rohrabschnitts ist eine feste Verbindung mit den Anschlussflanschen notwendig. Eine Ausdehnung muss in diesen Bereichen vermieden werden. Der Mittlere Bereich des elastischen Rohres ist für eine maximale Verformung ausgelegt. In diesem Bereich ist die Induktionswicklung angeordnet, die von der Erregerwicklung umgeben ist. Durch die elektromagnetische Wechselwirkung ist es möglich, dass dieser Bereich gedehnt wird, wodurch das Volumen des elastischen Rohrs vergrößert wird. Ebenso ist es möglich, das elastische Rohr in diesem Bereich zusammen zu drücken, wodurch sich sein Volumen verkleinert.
  • In einer weiteren Ausgestaltung sind die Induktionswicklungen als Netz und /oder Geflecht aus elektrisch leitfähigem Material ausgebildet, um auftretende Kräfte gleichmäßig in das elastische Rohr zu übertragen. Die Kräfte, die notwendig sind, um das elastische Rohr zu dehnen oder zu stauchen sind sehr hoch, weshalb eine gleichmäßige Übertragung wesentlich ist. Zusätzlich ist darauf zu achten, dass die Beweglichkeit des elastischen Rohrs erhalten bleibt, weshalb sich die Ausbildung der Induktionswicklung in Form eines Gewebes anbietet. Dieses Gewebe kann zusätzlich mit einem Gewebe aus elastischem Material verbunden sein. Beide zusammen werden dann zwischen elastischen Hüllschichten einlaminiert. Zur Verstärkung der elektromagnetischen Wechselwirkung kann es zweckvoll sein, zusätzlich zur Induktionswicklung noch Permanentmagnete im elastischen Rohr vorzusehen, insbesondere Permanentmagnete mit hoher Energiedichte, beispielsweise Seltenerdmagnete.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist ein Bereich zwischen dem Gehäuse und dem elastischen Rohr mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt. Eine Kühlung des elastischen Rohrs ist notwendig, wenn zur Verformung des Rohres sehr hohe Ströme induziert werden. Um eine Verformung oder Zersetzung des elastischen Materials zu vermeiden, werden im elastischen Rohr Kühlmöglichkeiten vorgesehen, die beispielsweise als Kühlkanäle ausgeführt sind. Bei einem kompletten Kühlmantel kann zusätzlich eine Sicherung vorgesehen sein, die die Pumpe im Fall einer Leckage des elastischen Rohres vor auslaufen schützt, sowie ein Sensor, der die Leckage registriert und einem Warnsystem meldet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist zur Reduzierung von Druckstößen im Anschluss an das auslassseitige Ventil ein Windkessel vorgesehen. Bauartbedingt ist der Förderstrom über die Zeit durch starke Pulse gekennzeichnet. Der Einsatz des genannten Windkessels dient der Glättung des auslassseitigen Förderstroms.
  • Des Weiteren beschreibt die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer hermetischen Pumpe wobei in die Erregerwicklung ein Strom eingeprägt wird, insbesondere ein pulsförmiger Strom. Um eine Wechselwirkung zwischen der Erregerwicklung und der Induktionswicklung zu erreichen, ist es notwendig die Induktionswicklung aufzumagnetisieren. Dies wird am einfachsten erreicht, indem man in die Erregerwicklung einen kurzen Strompuls einprägt. Die magnetisierte Induktionswicklung kann anschließend durch die Erregerwicklung angezogen oder abgestoßen werden, so dass sich der Effekt der Volumenvergrößerung oder -verkleinerung einstellt.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens weist der aufgeprägte Strompuls einen Nulldurchgang auf. Der Wechsel der Stromrichtung ermöglicht eine sehr große Kraft zwischen den beiden Wicklungen zu erzeugen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der Strom in aufeinanderfolgenden Pulsfolgen eingeprägt, wobei der Abstand zweier Pulse die Materialeigenschaften des elastischen Rohrs berücksichtigt. Da das elastische Rohr mit einer Trägheit behaftet ist, verformt es sich nicht instantan mit dem Anliegen der durch die elektromagnetische Wechselwirkung hervorgerufenen Kraft, es reagiert verzögert. Diese Verzögerung muss beim Einprägen des Stroms berücksichtigt werden. Der Strompuls wird eingeprägt, das elastische Rohr verformt sich und kehrt anschließend in seine Ausgangsform zurück. Erst nach vollständiger Entspannung wird ein neuer Strompuls in die Erregerwicklung eingeprägt.
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen die erfindungsgemäße hermetische Pumpe, sowie die für die Verwendung relevante Parameter. Im Einzelnen zeigt die
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen hermetischen Pumpe, die
    Fig. 2
    die Anordnung der Wicklungen, die
    Fig. 3
    die Ausführung mit Permanentmagneten, die
    Fig.4
    ein erstes Schema zur Nutzung der hermetischen Pumpe und die
    Fig. 5
    ein zweites Schema zur Nutzung der hermetischen Pumpe.
  • In der Fig. 1 ist die erfindungsgemäße hermetische Pumpe 1 in einer Seitenansicht dargestellt. In einem Gehäuse 2 befindet sich ein elastisches Rohr 3, das an seinem oberen Ende zwischen dem Gehäuse 2 und einem auslassseitigen Ventil dicht verspannt ist. An seinem unteren Ende ist das elastische Rohr 3 mit einem einlassseitigen Ventil 5 verspannt. Die beiden Ventile 4, 5 verfügen über nicht dargestellte Flansche mittels derer die erfindungsgemäße hermetische Pumpe in eine Anlage eingebaut werden kann, wobei das von der Pumpe transportierte Gut im Fluidraum 6 lediglich mit dem elastischen Rohr 3 in Berührung kommt.
  • Das Gehäuse 2 verfügt im mittleren Bereich über eine Erregerwicklung 7. Diese Erregerwicklung besteht aus elektrisch leitfähigen Spulen, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes vorgesehen sind. Dieser Erregerwicklung 7 gegenüberliegend ist auf dem elastischen Rohr 3 eine Induktionswicklung 8 angeordnet. Wird in der Erregerwicklung 7 ein elektromagnetisches Feld erregt, so wird dadurch in der Induktionswicklung 8 ein entsprechendes Gegenfeld hervorgerufen. Als Resultat der beiden Felder entwickelt sich eine Kraft, die eine Ausdehnung des elastischen Rohrs 3 bewirkt. Diese Ausdehnung ist proportional zum angelegten Erregerfeld und bewirkt eine Volumenvergrößerung im elastischen Rohr 3.
  • Durch diese Volumenvergrößerung entsteht ein Unterdruck im elastischen Rohr 3 wodurch das einlassseitige Ventil 5 geöffnet und Fördergut angesaugt wird. Bei maximaler Ausdehnung des elastischen Rohrs 3 wird die Erregerspannung abgeschaltet und das elastische Rohr 3 zieht sich aufgrund der Rückstellkräfte des elastischen Materials wieder auf seine ursprüngliche Größe zusammen. Hierbei entsteht ein Überdruck im elastischen Rohr 3 der dazu führt, dass das einlassseitige Ventil 5 geschlossen, das auslassseitige Ventil 4 geöffnet und das Fördergut gefördert wird.
  • Durch den Einsatz eines Windkessels im Auslassbereich lassen sich Druckstöße deutlich reduzieren.
  • Die dargestellte hermetische Pumpe kann in unterschiedlicher Weise kombiniert werden. Sind mehrere Pumpen parallel geschaltet, so kann der Effekt von Druckstößen reduziert und gleichzeitig die Fördermenge beliebig vergrößert werden. Serielle Anordnungen der erfindungsgemäßen Pumpen ermöglichen es einen Fördergutdruck für bestimmte Abschnitte einer Anlage differenziert zu erzeugen. Durch die kompakte Bauweise der hermetischen Pumpe, kann sie an Stellen eingesetzt werden, wo für andere Pumpen nicht genügend Bauraum zur Verfügung steht.
  • Nutzungsbedingt wird es regelmäßig notwendig sein, das elastische Rohr 3 zu wechseln, da dieses einem Verschleiß ausgesetzt ist. Hierzu werden lediglich die Verbindungen an den beiden Ventilen 4, 5 gelöst und das elastische Rohr 3 aus dem Gehäuse 2 entfernt. Die Induktionswicklung 8 des verschlissenen elastischen Rohrs 8 kann mühelos der Wiederverwertung zugeführt werden.
  • Die Fig. 2 zeigt die Anordnung der Wicklungen in einem Ausschnitt in einer Ruhestellung der Pumpe. Im oberen Bereich der Fig. 2 ist der Stator dargestellt, wobei die statorseitige Erregerwicklung 7 fest mit einem Statormantel 9 verbunden ist. Der Statormantel 9 ist so ausgeführt, dass er sämtliche Kräfte aufnimmt, die während des Pumpvorgangs auftreten. Er sichert die Erregerwicklung 7 und sieht eine ausreichende elektrische Isolierung, sowie eine Kühlung der Erregerwicklung 7 vor.
  • Der Erregerwicklung 7 gegenüberliegend ist in der Fig. 2 die Induktionswicklung 8 dargestellt. Diese ist in das in der Fig. 2 nur angedeutete elastische Rohr 3 eingearbeitet, wobei berücksichtigt ist, dass sich die räumliche Lage der Induktionswicklung 8 beim Pumpvorgang verändert. Beide Wicklungen sind in der Fig. 2 nur schematisch dargestellt. Abhängig von der jeweiligen Anwendung und den Materialien, die für das elastische Rohr 3 verwendet werden, sind auch Anordnungen der beiden Wicklungen 7, 8 möglich, die schräg zur Strömungsrichtung ausgerichtet sind. Ebenso sind Anordnungen möglich, bei denen die Wicklungen 7, 8 im Ruhezustand nicht parallel angeordnet sind.
  • Die Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Pumpe, bei der Permanentmagnete 10 die Wirkung der Induktionsspulen übernehmen. Die Nord-Süd Ausrichtung der Permanentmagnete ist in der Fig. 3 durch N beziehungsweise S dargestellt. In dem elastischen Rohr 3, das in dieser Ausführung als Balg 11 ausgeführt ist, sind zwischen zwei Falten des Balges 11 abwechselnd Permanentmagnete 10 und Erregerwicklungen 7 angeordnet. Wird die Erregerwicklung 7 mit einem Gleichstrom in einer ersten Stromrichtung beaufschlagt, so wird in der Erregerwicklung 7 ein Magnetfeld aufgebaut, wie es in der Fig. 3A, also im oberen Teil der Fig. 3 dargestellt ist. Dieses Magnetfeld der Erregerwicklung bewirkt ein Zusammenziehen des Balges. Im unteren Teil der Fig. 3, also der Fig. 3B, ist der Fall dargestellt, bei dem die Erregerwicklung 7 mit einem Gleichstrom in einer zweiten Stromrichtung beaufschlagt ist. Das resultierende Magnetfeld führt zu einer Vergrößerung des Balges. Die wechselweise Bestromung der Erregerwicklung 7 führt zu der gewünschten Volumenveränderung und somit zur Pumpwirkung. Die dargestellten Größenverhältnisse sind schematisch und lassen sich beliebig variieren.
  • Die Fig. 4 zeigt ein erstes Schema zur Nutzung der beschriebenen hermetischen Pumpe. In der oberen Kurve ist der Verlauf des Stroms über die Zeit dargestellt, wie er in die Erregerwicklung 7 eingeprägt wird. Die mittlere Kurve zeigt die Kraft, die zwischen der Erregerwicklung 7 und der Induktionswicklung 8 aufgebaut wird, diese resultiert in einer Auslenkung des elastischen Rohrs, die in der unteren Kurve dargestellt ist.
  • Zunächst wird ein negativer Strom eingeprägt, der in der Induktionswicklung 8 einen Strom induziert. Die hieraus entstehende Kraft bewirkt bereits eine leichte Auslenkung des elastischen Rohrs. Ist der Maximalwert erreicht, so bewirkt ein schneller Wechsel der Stromrichtung, verbunden mit einem Anstieg bis zum Maximalwert des Stroms in positiver Richtung, eine Kraft, die zu einer sehr starken Auslenkung des elastischen Rohrs führt, wodurch die eigentliche Pumpwirkung entsteht. Die Trägheit des elastischen Materials bewirkt eine langsame Bewegung bis zur maximalen Auslenkung, die elastische Eigenschaft sorgt für eine ebenso träge Rückbewegung in die Ausgangsposition.
  • Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Schema zur Nutzung einer erfindungsgemäßen hermetischen Pumpe, wobei der eingeprägte Erregerstrom abschnittweise eine lineare Form zeigt. Die obere Kurve zeigt wieder den Verlauf des eingeprägten Stroms, die mittlere die Kraft und die untere die Auslenkung des elastischen Rohrs.
  • Der eingeprägte Strom bewirkt eine Kraft, die zur Auslenkung des Rohrs führt. Die Dauer des eingeprägten Strompulses orientiert sich am Abstand zwischen der Erregerwicklung und der Induktionswicklung. Wird dieser zu groß, so ist die Induktion sehr gering und ein weiteres aufrecht erhalten des Stroms nicht sinnvoll. Die Auslenkung des elastischen Rohrs ist vergleichbar mit der durch das erste Schema erzeugte, wobei der Verlauf jedoch glatter ist.
    • Bezugszeichenliste
    1. 1. Pumpe
    2. 2. Gehäuse
    3. 3. Rohr
    4. 4. auslassseitiges Ventil
    5. 5. einlassseitiges Ventil
    6. 6. Fluidraum
    7. 7. Erregerwicklung
    8. 8. Induktionswicklung
    9. 9. Statormantel
    10. 10. Permanentmagnet
    11. 11. Balg

Claims (9)

  1. Hermetische Pumpe bestehend aus einem elastischen Rohr (3), wobei das elastische Rohr (3) zwischen einem auslassseitigen Ventil (4) und einem einlassseitigen Ventil (5) hermetisch dicht in einem Gehäuse (2) angeordnet ist, wobei an oder in dem elastischen Rohr (3) Induktionswicklungen (8) vorgesehen sind, die mit einer das elastische Rohr (3) umhüllenden Erregerwicklung (7) elektromagnetisch koppelbar sind, zur Übertragung einer Kraft auf das elastische Rohr (3),
    dadruch gekennzeichnet, dass
    ein Bereich zwischen dem Gehäuse (2) und dem elastischen Rohr (3) mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt ist.
  2. Hermetische Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerwicklung (7) in Längsrichtung des elastischen Rohres (3) einen Teilbereich des elastischen Rohrs (3) umhüllen.
  3. Hermetische Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionswicklungen als Netz und /oder Geflecht aus elektrisch leitfähigem Material ausgebildet sind.
  4. Hermetische Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem elastischen Rohr (3) Kanäle zur Zufuhr von Kühlflüssigkeit vorgesehen sind.
  5. Hermetische Pumpe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung von Druckstößen im Anschluss an das auslassseitige Ventil (4) ein Windkessel vorgesehen ist.
  6. Verfahren zum Betreiben einer hermetischen Pumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Erregerwicklung (7) ein Strom eingeprägt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom pulsförmig eingeprägt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strompuls einen Nulldurchgang aufweist.
  9. Verfahren nach einem der verstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom in aufeinanderfolgende Pulsfolgen eingeprägt wird, wobei der Abstand zweier Pulse die Materialeigenschaften des elastischen Rohrs (3) berücksichtigt.
EP13153194.9A 2012-02-13 2013-01-30 Hermetische Pumpe Not-in-force EP2626560B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012202098A DE102012202098A1 (de) 2012-02-13 2012-02-13 Hermetische Pumpe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2626560A1 EP2626560A1 (de) 2013-08-14
EP2626560B1 true EP2626560B1 (de) 2017-06-21

Family

ID=47681718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP13153194.9A Not-in-force EP2626560B1 (de) 2012-02-13 2013-01-30 Hermetische Pumpe

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2626560B1 (de)
DE (1) DE102012202098A1 (de)

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