EP3695119B1 - Kolbenpumpe mit zwangssteuerungselement - Google Patents

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EP3695119B1
EP3695119B1 EP18789048.8A EP18789048A EP3695119B1 EP 3695119 B1 EP3695119 B1 EP 3695119B1 EP 18789048 A EP18789048 A EP 18789048A EP 3695119 B1 EP3695119 B1 EP 3695119B1
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EP
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chamber
piston
pump
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piston pump
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EP3695119A1 (de
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Gerhard Winiger
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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
    • F04B7/00—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/04—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving in which the valving is performed by pistons and cylinders coacting to open and close intake or outlet ports
    • 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
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • 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
    • F04B7/00—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/0073—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving the member being of the lost-motion type, e.g. friction-actuated members, or having means for pushing it against or pulling it from its seat

Definitions

  • a piston pump is a reciprocating piston pump, also called a reciprocating displacement pump.
  • a piston pump has a piston which can be moved back and forth along a straight displacement path in order to pump a pump material.
  • the invention relates to a piston pump according to the preamble of the corresponding independent claim.
  • Piston pumps are widespread and known in various designs. For example, handle pumps for pumping water are widely used in places without electricity. Bicycle pumps are also mostly piston pumps.
  • piston pumps have the disadvantage that, in particular with pump material with a higher viscosity than water and / or with inhomogeneous pump material (e.g. emulsions), they clog, no longer work efficiently and / or the delivery rate of the piston pump varies greatly and the piston pump therefore works imprecisely.
  • inhomogeneous pump material e.g. emulsions
  • piston pumps can also encrust and / or stick at points that are essential for pumping if the pump material is adhesive, for example, and / or is able to interact accordingly (physically and / or chemically) with the piston pump.
  • the piston pump according to the invention for pumping pumping material comprises a base body, a first chamber, a second chamber and a piston that is movable relative to the base body and relative to the first chamber.
  • the first chamber comprises a first chamber opening for filling the first chamber with pump material from outside the piston pump.
  • the second chamber comprises a second chamber opening for filling the second chamber with pump material from the first chamber.
  • the piston pump comprises a pump outlet, from which pump material is able to emerge from the piston pump from the second chamber.
  • the piston pump also includes a positive control element for positive control of the second chamber opening by the piston. In this case, in a first pumping configuration, the second chamber opening is configured to be impenetrable for the pumping material due to the positive control element.
  • the piston pump also comprises a dimensionally stable, separately designed and movable first chamber element relative to the base body.
  • the first chamber element includes the first chamber opening.
  • part of the piston pump, in particular the main body is arranged offset to the first chamber opening, and in a second first chamber configuration, the part of the piston pump, in particular the main body, is arranged to cover the first chamber opening.
  • the positive control element mechanically controls the configuration of the second chamber opening as a function of a position and / or movement of the piston.
  • the forced control element transmits to mechanical Path energy of the piston to at least one other element of the piston pump in order to control the configuration of the second chamber opening.
  • a forced control element can act by pressure and in particular exclusively by pressure.
  • a forced control element can also act by pulling and in particular exclusively by pulling.
  • a combination of push and pull is also possible.
  • a positive control element comprises, for example, two drivers acting against one another.
  • the positive control element can comprise levers, linkages and / or wire ropes or other flexible elements.
  • the piston pump comprises a dimensionally stable, separately designed second closure element that is movable relative to the second chamber.
  • This second closure element is arranged to cover the second chamber opening due to the positive control element in the first pump configuration and is arranged offset from the second chamber opening due to the positive control element in the second pump configuration.
  • the second closure element can divide the first chamber into two separate sub-volumes for the pumping material.
  • the pump configuration thus prescribes a relative position of at least part of the piston pump relative to the second chamber opening through the forced control, and as a result also a state or a configuration of the second chamber opening.
  • the second chamber opening is configured to be impenetrable for the pump material, that is to say, in other words, it is closed for the pump material when due to the positive control element at least part of the piston pump closes the second chamber opening.
  • the second chamber opening is closed when the second closing element covers it.
  • the filling of the second chamber with pumping material from the first chamber is prevented.
  • the second chamber opening is configured to be penetrable for the pumping material, in other words open when the second chamber opening is configured free of a closure by at least part of the piston pump due to the positive control element.
  • the second chamber opening is open when the second closure element is arranged offset from the second chamber opening.
  • the second chamber can be filled with pump material from the first chamber.
  • the piston pump When the piston moves in a specific direction along a displacement path of the piston, the piston pump essentially always has one and the same pump configuration. "Essentially” in this context means that the positive control element controls and effects a change in the configuration of the second chamber opening when changing from one pump configuration to another pump configuration, which can take a certain duration and over a certain length of a movement of the piston along its displacement path can be done. During this period of a configuration change of the second chamber opening, the piston pump does not yet have the pump configuration that is otherwise (essentially) always assumed. In other words, when the piston moves in a specific direction, the piston pump always has the same pump configuration, with the exception of a first movement span (a specific length of a movement of the piston) for a configuration change if necessary.
  • the configuration change of the second chamber opening i.e. one phase during one A change from one pump configuration to another pump configuration is also referred to as a switchover phase.
  • a range of motion for changing the configuration of the second closure element is, for example, a maximum of 20% of a maximum length of the displacement path of the piston.
  • the range of motion for changing the configuration of the second closure element is a maximum of 15% of a maximum length of the displacement path of the piston.
  • the range of motion for changing the configuration of the second closure element can be a maximum of 10% of a maximum length of the displacement path of the piston, for example.
  • the piston pump essentially always has the first pump configuration when under pressure (a movement of the piston in the direction of the base body of the piston pump, i.e. the piston pushes into the base body), and when it is pulled (a movement of the piston in the direction away from the base body, i.e. pulling the piston out of the base body) essentially always the second pump configuration.
  • the drivers optionally included by the piston can be formed directly on the piston.
  • the drivers can also be designed as indirect drivers, that is to say designed as a driver mechanism which comprises a driver which is positioned at a distance from the piston and which transmits the piston movement identically at all times.
  • the optional second closure element is essentially always in contact with the same driver in a specific direction of movement of the piston. "Essentially” is to be understood here analogously to the above definition with regard to the pump configuration.
  • “Staggered” means that part of the piston pump and in particular the second closure element leaves the second chamber opening uncovered and thus open. That part of the piston pump and especially that The second closure element is then spaced apart from the second chamber opening.
  • the part of the piston pump and in particular the second closure element can be spaced from the second chamber opening parallel to the displacement path of the piston, perpendicular to the displacement path or in a combination of parallel and perpendicular to the displacement path.
  • the second chamber opening is designed to be stationary with respect to the second chamber.
  • the size and / or shape of the second chamber opening is invariable.
  • a pump flow path for a pump flow of the pump material through the piston pump runs from outside the piston pump through the first chamber opening into the first chamber, then through the second chamber opening into the second chamber and finally through the pump outlet out of the piston pump.
  • the positive control element thus controls the pumping flow of the pump material from the first chamber into the second chamber, for example by means of the positive-controlled second closure element.
  • the second locking element is positively controlled by the piston via the driver of the piston.
  • the second locking element can be designed as a drag element, in which case it is dragged along by the piston via the drivers.
  • This piston pump has the advantage that the forced control element mechanically transmits a force of the piston and at least partially uses it to change the configuration of the second chamber opening.
  • a part of the piston pump for example the second closure element, is moved as a whole and undeformed when the second chamber opening is opened and closed.
  • the part of the piston pump that can be used to close the second chamber opening for example the second closing element, can for example be made of metal, Plastic, a composite material or other hard and resistant materials.
  • Such a part of the piston pump for example the second closure element, can withstand and exert correspondingly high forces, which can be sufficient, for example, to loosen incrustations and / or adhesions.
  • the second chamber opening can be opened reliably and completely due to the positive control element. The same applies analogously to inhomogeneous pump material. This makes the piston pump robust, works reliably and precisely. With a certain piston movement, predefined pump quantities can be pumped reproducibly and with high accuracy.
  • the piston pump has a few individual parts.
  • the piston pump has a simple structure. This makes the piston pump stable and allows quick, simple and inexpensive manufacture. Maintenance, revision and repair are also simple, efficient and inexpensive.
  • the piston pump according to the invention comprises a dimensionally stable, separately designed and movable first chamber element relative to the base body.
  • the first chamber element includes the first chamber opening.
  • part of the piston pump, in particular the main body is arranged offset to the first chamber opening, and in a second first chamber configuration, the part of the piston pump, in particular the main body, is arranged to cover the first chamber opening.
  • a configuration of the first chamber opening is referred to as a first chamber configuration, that is to say a state of the first chamber opening.
  • a first chamber configuration that is to say a state of the first chamber opening.
  • First chamber configuration a relative position of the first chamber element to a part of the piston pump (for example to the base body).
  • the first chamber opening is open when part of the piston pump, in particular the base body, is arranged offset from the first chamber element, that is to say in the first first chamber configuration. In the first first chamber configuration, it is therefore possible to fill the first chamber with pump material from outside the piston pump through the first chamber opening.
  • the first chamber opening is closed when part of the piston pump, in particular the base body, covers the first chamber opening in the first chamber element, that is to say in the second first chamber configuration. In the second first chamber configuration, the filling of the first chamber with pump material from outside the piston pump is prevented.
  • the piston pump When the piston moves in a specific direction along a displacement path of the piston, the piston pump essentially always has one and the same first chamber configuration. "Essentially” means the same thing as described above for the pump configuration.
  • the piston pump essentially always has the first pump configuration when it is under pressure, and essentially always has the second pump configuration when it is pulled.
  • the piston pump when under pressure, the piston pump essentially always has the first pump configuration and the first first chamber configuration, and when in tension it essentially always has the second pump configuration and the second first chamber configuration.
  • the first chamber opening is designed to be stationary with respect to the first chamber.
  • the size and / or shape of the first chamber opening is designed to be invariable.
  • the first chamber element thus controls the pumping flow of the pumping material from outside the piston pump into the first chamber.
  • the first chamber element is at least partially controlled via a pressure caused by a piston movement on the pump material in the first chamber.
  • the first chamber element can be designed as a drag element, in this case is therefore dragged along by pressure in the pump material.
  • the piston pump comprises a first chamber forced control which positively controls the first chamber element.
  • the first chamber forced control controls a movement of the first chamber element and thus the position of the first chamber element.
  • the first chamber forced control thus controls the configuration of the first chamber opening.
  • the first chamber positive control is designed to exert a force on the first chamber element by means of which the first chamber element can be moved from the first first chamber configuration into the second first chamber configuration and vice versa.
  • the first chamber positive control comprises a movable mechanical connection between the first chamber element and the first chamber positive control.
  • the first chamber forced control can be attached to the base body.
  • the first chamber positive control comprises a first chamber positive control piston, the movement of which is coupled to the movement of the first chamber element.
  • the forced control of the first chamber causes a reliable change in the configuration of the first chamber element through the action of force on the first chamber element.
  • the force of the first chamber forced control on the first chamber element allows the first chamber element to have a high resistance to the To overcome pump material and / or a foreign body. Resistance to a change in the configuration of the first chamber element, for example due to encrustation, high viscosity and / or lump formation of the pump material, can be overcome by the first chamber forced control.
  • the piston pump optionally comprises at least one drive and in particular precisely one drive.
  • the piston pump can also be designed without a drive, a connection for a drive being provided.
  • the piston pump is designed in such a way that a drive for the piston of the piston pump also drives the first-chamber forced control.
  • Whether or not the piston pump includes at least one drive is irrelevant for this feature.
  • the piston of the piston pump can be moved by a pneumatic drive, this pneumatic drive also driving the first-chamber positive control at the same time.
  • the piston of the piston pump can be moved by an electric drive, this electric drive also driving the first-chamber positive control at the same time.
  • the piston pump can accordingly be designed in such a way that the same drive drives both the piston and the first-chamber forced control.
  • a coupling of the movements of the piston and the first chamber forced control can be implemented.
  • the piston of the piston pump and the first-chamber forced control can have drives that are independent of one another.
  • the first chamber element is dimensionally stable, designed separately and movable relative to the associated opening.
  • the same advantages as described above for the piston pump with the second closure element also apply to the first chamber element.
  • a piston pump comprising both the second closure element and the first chamber element is robust, reliable and functions precisely.
  • the second chamber also comprises a second chamber counter-opening for filling the second chamber with pump material from the first chamber.
  • the second chamber counter opening is also positively controlled, for example by the same forced control element as the second chamber opening.
  • the second closure element rests against the first driver and is arranged offset to the second chamber counter opening
  • the second closure element rests against the second driver and is arranged to cover the second chamber opening.
  • the second-chamber counter-opening is open or covered in a forced-controlled manner, alternating with the second-chamber opening.
  • the term "counter opening” does not designate a position, but merely serves to distinguish the counter opening from the opening.
  • the second chamber can be filled with pump material from the first chamber in a double-acting manner, that is, when the piston is pushed and pulled.
  • the first chamber element in addition to the first chamber opening, also comprises a first chamber counter-opening for filling the first chamber with pumping material from outside the piston pump.
  • a first chamber counter-opening for filling the first chamber with pumping material from outside the piston pump.
  • part of the piston pump, in particular the base body covers the first chamber counter-opening and thus closes it
  • part of the piston pump, in particular the base body is offset from the first chamber counter-opening, whereby the first chamber counter-opening is open.
  • the first chamber counter-opening is opened or covered alternately to the first chamber opening.
  • the term "counter-opening” does not designate a position, but merely serves to distinguish the counter-opening from the opening.
  • the first chamber can be filled with pumping material from outside the piston pump in a double-acting manner, that is, when the piston is pushed and pulled.
  • the base body comprises a first stop for a first end of the first chamber element and a second stop for a second end of the first chamber element arranged opposite the first end.
  • the first chamber element is designed to be movable between the first stop and the second stop parallel to a displacement path of the piston.
  • the first chamber opening is arranged in an area at the first end of the first chamber element and the first chamber counter opening, if one such is present, arranged in a region at the second end of the first chamber element.
  • the first chamber element is optionally designed as an outer wall of the first chamber and delimits the first chamber from the pumping material located outside the piston pump.
  • the first chamber is arranged in a stationary manner relative to the first chamber element. This means that the first chamber is moved together with the first chamber element.
  • the first chamber is designed to be movable relative to the base body.
  • the first chamber is designed to be stationary with respect to the base body.
  • the total volume of the first chamber is increased or decreased by a movement of the first chamber element.
  • the first chamber element is in contact with the second closure element or with a part that is essentially always moved with the piston.
  • first chamber opening is also positively controlled as a function of the piston. In this way, a change in the configuration of the first chamber opening and possibly also the first chamber counter-opening can be accelerated and / or facilitated.
  • the configuration of the first chamber opening is positively controlled by the piston, in particular indirectly by the forced control element.
  • the optional first chamber forced control already mentioned above for forced control of the first chamber opening can be used alternatively or in combination with the indirect forced control through the static friction and / or sliding friction of the piston with the first chamber element.
  • the first chamber optionally has the shape of a hollow cylinder.
  • This hollow cylinder at least partially encloses a displacement path of the second chamber.
  • the piston pump can be made compact by a first chamber in the form of a hollow cylinder which at least partially encloses the second chamber in all configurations.
  • the second chamber is arranged stationary to the piston.
  • the second chamber is optionally arranged inside the piston.
  • the piston is designed as a hollow cylinder, the hollow space of which forms the second chamber.
  • the hollow cylinder of the piston is arranged concentrically to the hollow cylinder of the first chamber.
  • the piston pump With a second chamber which is enclosed by the piston, the piston pump can be made compact.
  • the piston pump optionally includes a sealing element.
  • the sealing element is designed to seal parts of the piston pump that are movable relative to one another. This means that a sealing element between parts that are movable relative to one another prevents pumping material from passing through between these parts.
  • a sealing element is arranged between the first chamber element and the base body.
  • a sealing element is arranged between the first chamber element and the second closure element.
  • a sealing element is arranged between the second closure element and the piston.
  • a sealing element has plastic or rubber.
  • a sealing element can make the piston pump work more efficiently, especially with pump material of low viscosity. If a sealing element is used, the piston pump can be made from components that are not precisely manufactured and therefore inexpensive to manufacture, without the effect of the piston pump being impaired.
  • the piston pump 1 shows a section through a first embodiment of the piston pump 1 in side view.
  • the piston pump 1 is designed as a single-acting piston pump 1. Single-acting means that pumping material is only able to exit the pump outlet 8 in one direction of movement of the piston 5 (either when pushing or pulling) - in this first embodiment when pulling.
  • the piston pump 1 comprises a base body 2 and a piston 5, which is movable relative to the base body 2 in two opposite directions of movement: towards and into the base body 2 (this direction of movement is called pressure), and away from the base body 2 or out of it out (this direction of movement is called pull).
  • the base body 2 In its lower part, which is immersed in the pump material, the base body 2 is largely rotationally symmetrical about a displacement path 9 of the piston 5.
  • the base body 2 In its lower part, which is immersed in the pump material, the base body 2 is largely rotationally symmetrical about a displacement path 9 of the piston 5.
  • the displacement path 9 of the piston lies on a central longitudinal axis of the base body 2.
  • the base body 2 can be attached to a vessel comprising the pumping material, which is shown in FIG Figure 1 with itself to the right and left Figure 1 out extending elements is indicated.
  • the base body 2 forms a first stop 16 and a second stop 17, between which a first chamber element 7 can be moved back and forth.
  • the base body 2 guides the primary chamber element 7 during this movement parallel to the displacement path 9 of the piston 5 and limits this movement by the stops 16, 17.
  • the primary chamber element 7 is designed as a hollow cylinder and is arranged concentrically to the displacement path 9 of the piston 5. In a region at its upper end, the first chamber element 7 has first chamber openings 10 (in Figure 1 two primary chamber openings 10 are visible due to the section).
  • Figure 1 shows the piston pump 1 with pressure on the piston 5, which is shown by a thick arrow pointing downwards.
  • the switching phase is already over and the piston pump 1 is in the first first chamber configuration.
  • the upper end of the first chamber element 7 is far enough away from the first stop 16 of the base body 2, which is arranged above, that the first chamber openings 10 are arranged offset from the base body 2 and are therefore open. Pump material can therefore get into the first chamber 3 from outside the piston pump 1 through the open first chamber openings 10.
  • the first chamber 3 is arranged inside the first chamber element 7 and is designed to be stationary relative to the base body 2. By moving the first chamber element 7 delimiting the first chamber 3, the first chamber 3 is reduced in size (with pressure) or enlarged (with tension).
  • the piston 5 is designed as a hollow cylinder, and the hollow interior of the piston 5 forms the second chamber 4.
  • the first chamber 3 is formed between the first chamber element 7 and the piston 5 arranged therein.
  • the base body 2 is designed as a guide for the piston 5 for its movement along its displacement path 9.
  • the following elements are arranged in the piston pump 1 approximately in the center of a longitudinal axis of the first chamber 3, concentrically around the displacement path 9 of the piston from the outside to the inside: base body 2, first chamber element 7, first chamber 3, piston 5, second chamber 4. All of these The elements mentioned are made of metal and, with the exception of the openings described, are sealed against one another.
  • the piston 5 has a plurality of second chamber openings 12 at its lower end (analogous to the first chamber openings 10 are shown in FIG Figure 1 only two of them can be seen). These first chamber openings 10 can be closed by a second closing element 6, in that the second closing element 6 is arranged to cover the second chamber openings 12. This is in Figure 1 the case, the piston pump 1 is in the first pump configuration. The second closure element 6 rests against an upper, first driver 14 and closes the second chamber openings 12.
  • the second locking element 6 is designed as a ring made of metal, which can be moved back and forth between the first driver 14 and the second driver 15.
  • the two drivers 14, 15 are rigidly attached to the piston 5 and positively control the second locking element 6.
  • the first driver 14 and second driver 15 are therefore the specific embodiments of the forced control element.
  • the second closure element 6 is always in contact closure both with the piston 5 and with the first chamber element 7.
  • the second closure element 6 separates the first chamber 3 into two different ones Areas and seals them so that no pumping material can penetrate from one area to the other.
  • Figure 1 the first embodiment of the piston pump 1 is shown when the piston 5 is pressed.
  • the upper region of the first chamber 3 can be filled with pump material through the first chamber openings 10.
  • the second chamber 4 on the other hand, is separated from the first chamber 3 by closed second chamber openings 12 for pumping material to pass through.
  • the piston pump 1 is then in a different situation when the piston 5 is pulled: in the second pump configuration (the second closure element 6 rests on the lower, second driver 15, whereby the second chamber openings 12 are opened and pump material from the upper, area of the first chamber 3 filled with pumping material can penetrate into the second chamber 4) and in the second first chamber configuration (the first chamber element 7 rests against the upper, first stop 16 of the base body 2, whereby the base body 2 covers and closes the first chamber openings 10).
  • the piston pump 1 can now pump the pumping material from the first chamber 3, which is closed towards the outside, through the second chamber openings 12 into the second chamber 4 and finally out of the piston pump 1 through the pump outlet 8.
  • a second embodiment of the piston pump 1 is shown, again as a section and in side view.
  • This piston pump 1 is designed as a double-acting piston pump 1. Double-acting means that in both directions of movement of the piston 5 (both when pushing and pulling) pump material is able to exit from the pump outlet 8 and thus from the piston pump 1.
  • This piston pump 1 is in Figure 2 shown with pressure on the piston 5 and in Figure 3 in the switchover phase from push to pull. In Figure 4 this piston pump 1 is shown when the piston 5 is pulled.
  • the second embodiment of the Figures 2 to 4 differs from the first embodiment in Figure 1 in that the first chamber element 7, in addition to the first chamber openings 10 arranged at its upper end, also has first chamber counter-openings 11 arranged at its lower end, and the piston 5 also has second-chamber counter-openings 13 arranged below, in addition to the second chamber openings 12 arranged above.
  • the first chamber 3 is delimited both upwards and downwards by the first chamber element 7, whereby the first chamber 3 remains the same size both during compression and tension and in the switching phases, but is moved relative to the base body 2.
  • the first chamber 3 is designed here to be stationary with respect to the first chamber element 7.
  • the first-chamber counter-openings 11 are arranged on the first-chamber element 7 and relative to the base body 2 in such a way that they are configured opposite to the first-chamber openings 10 (or, in other words, are configured alternately with one another). This means that the first chamber counter-openings 11 are closed in the first first chamber configuration and open in the second first chamber configuration.
  • the second-chamber counter-openings 13 are open in the first pump configuration and closed in the second pump configuration. In this way, the piston pump 1 in the second embodiment can convey pumping material out of the pump outlet 8 both under tension and under pressure (or, in other words, work in a double-acting manner).
  • the lower area of the first chamber 3 is also used for pumping pumping material: the lower area of the first chamber 3 is filled with pumping material alternately with the upper area of the first chamber 3, and the pumping material is then pumped into the second chamber 4 and finally through the pump outlet 8 .
  • the pumping flow of the pumping material is in Figure 2 indicated by arrows: the piston pump 1 in Figure 2 is under pressure in the same configuration the piston 5 like the piston pump 1 in Figure 1 (first pump configuration, first first chamber configuration).
  • the upper region of the first chamber 3 is filled with pump material through the open first chamber openings 10 (the second chamber openings 12 are covered and closed by the second closure element 6).
  • the lower area of the first chamber 3 is closed to the outside (first chamber counter-openings 11 covered by the base body 2) but is open to the second chamber 4 (the second closing element 6 is offset from the second-chamber counter-openings 13, the latter are therefore open), whereby the pumping material from the lower area the first chamber 3 is pumped into the second chamber 4 and finally out of the pump outlet 8.
  • FIG 3 the second embodiment of the piston pump 1 is shown in the switching phase to train on the piston 5: the piston pump 1 is already in the second pump configuration, so the second closure element 6 is already on the lower, second driver 15 (which leaves the second chamber openings 12 open and the second chamber counter-openings 13 closes), but at the same time still in the first first-chamber configuration, so the first-chamber element 7 still rests against the lower, second stop 17 of the base body 2 (whereby the first-chamber openings 10 are opened and the first-chamber counter-openings 11 are closed).
  • pumping material is therefore briefly moved from the upper region of the first chamber 3 both directly out of the piston pump 1 and into the second chamber 4.
  • the first chamber element 7 will move upwards to the first stop 16 of the base body 2 and thus move into the second first chamber configuration, which then the switchover phase ends.
  • the piston pump 1 is then in the configuration when the piston is pulled, shown in FIG Figure 4 .
  • the pumping flow of the pumping material is in Figure 4 also indicated again by arrows: the piston pump 1 in Figure 4 is in the configuration under tension on the piston 5 (second pump configuration, second first chamber configuration).
  • the lower region of the first chamber 3 is filled with pumping material from outside the piston pump 1 through the open first chamber counter-openings 11 (the second-chamber counter-openings 13 are covered and closed by the second closure element 6).
  • the upper area of the first chamber 3 is closed to the outside (first chamber openings 10 covered by the base body 2) but is open to the second chamber 4 (the second closing element 6 is offset from the second chamber openings 12, the latter are therefore open), whereby the pump material from the upper area the first chamber 3 is pumped into the second chamber 4 and finally out of the pump outlet 8.
  • the switching phase from train to pressure is not shown in any figure, but takes place in the reverse order to the switching phase from pressure to train.
  • the second locking element 6 positively controlled by the drivers 14, 15 changes its configuration first (from the second to the first pump configuration), which puts the piston pump 1 in the switchover phase from tension to compression.
  • the first chamber element 7 then changes its configuration (from the second to the first first chamber configuration), and after the first chamber configuration has been changed, the piston pump 1 is again in the position shown in FIG Figure 2 configuration shown under pressure on piston 5.
  • a third embodiment of the piston pump 1 is shown in plan view.
  • section lines AA and BB are drawn.
  • the third embodiment of the piston pump 1 differs from the second embodiment mainly in that the third embodiment of the piston pump 1 comprises a first-chamber forced control 20.
  • the first chamber forced control 20 is better in the Figures 6 and 7th recognizable where the third embodiment of the piston pump 1 is shown in side view as a section.
  • Figure 6 is a section through the piston pump 1 from Figure 5 along section line AA, the piston pump 1 being shown in train.
  • Figure 6 shows the piston pump 1 in a section analogous to FIG Figure 4 and differs from Figure 4 mainly through the first chamber positive control 20.
  • the first chamber positive control 20 is attached to the first chamber element 7, which is lengthened upwards (in the direction of the pump outlet 8) and can thereby exert a force on the first chamber element 7, whereby the first chamber positive control 20 can move the first chamber element 7.
  • the first chamber forced control 20 is in Figure 7 good to see.
  • Figure 7 is a section through the piston pump Figure 5 along the section line BB, also shown in Switzerland.
  • the first chamber forced control 20 is attached to the base body 2 and comprises two first chamber forced control pistons 21, which can be pneumatically driven and moved parallel to the displacement path 9 of the piston 5 of the piston pump 1 relative to the base body 2.
  • the first chamber forced control pistons 21 are fastened to the first chamber element 7 which is lengthened towards the top.
  • the movement of the first chamber forced control piston 21 also moves the first chamber element 7.
  • the pneumatic force acting on the first chamber positive control piston 21 is mechanically passed on to the first chamber element 7, whereby the change in configuration of the first chamber element 7 is carried out reliably and powerfully.
  • the first chamber element 7 is positively controlled by the first chamber forced control 20.
  • the piston 5 of the piston pump 1 is pneumatically driven (pressure and tension on the piston 5 is generated by pneumatic forces, not shown in the figures).
  • the same pneumatic drive as for the piston 5 of the Piston pump 1 also drives the first chamber forced control piston 21 of the first chamber forced control 20.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Kolbenpumpen. Mit Kolbenpumpe ist eine Hubkolbenpumpe gemeint, auch Hubverdrängerpumpe genannt. Eine Kolbenpumpe weist einen Kolben auf, welcher entlang einer geraden Verschiebungsbahn hin und her bewegt werden kann um ein Pumpmaterial zu pumpen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe gemäss dem Oberbegriff des entsprechenden unabhängigen Patentanspruchs.
  • Kolbenpumpen sind weit verbreitet und in verschiedenen Ausführungen bekannt. Beispielsweise sind Schwengelpumpen zum Pumpen von Wasser weit verbreitet an Orten ohne Strom. Auch Fahrradpumpen sind meist eine Kolbenpumpe.
  • Bekannte Kolbenpumpen weisen den Nachteil auf, dass insbesondere bei Pumpmaterial mit höherer Viskosität als Wasser und/oder bei inhomogenem Pumpmaterial (beispielsweise Emulsionen) verstopfen, nicht mehr effizient arbeiten und/oder eine Fördermenge der Kolbenpumpe stark variiert und somit die Kolbenpumpe unpräzis arbeitet.
  • Bekannte Kolbenpumpen können auch an für das Pumpen Wesentlichen Stellen verkrusten und/oder verkleben, wenn das Pumpmaterial beispielsweise adhäsiv ist und/oder mit der Kolbenpumpe entsprechend zu interagieren (physikalisch und/oder chemisch) imstande ist.
  • Ein typischer Vertreter dieser Pumpengattung ist aus US 1 689 270 bekannt.
  • Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Kolbenpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche mindestens einen der oben genannten Nachteile mindestens teilweise behebt.
  • Diese Aufgabe löst eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des entsprechenden unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausführungen können den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren entnommen werden.
  • Die erfindungsgemässe Kolbenpumpe zum Pumpen von Pumpmaterial umfasst einen Grundkörper, eine Erstkammer, eine Zweitkammer und einen relativ zum Grundkörper und relativ zur Erstkammer beweglichen Kolben. Die Erstkammer umfasst eine Erstkammeröffnung zu einem Befüllen der Erstkammer mit Pumpmaterial von ausserhalb der Kolbenpumpe. Und die Zweitkammer umfasst eine Zweitkammeröffnung zu einem Befüllen der Zweitkammer mit Pumpmaterial aus der Erstkammer. Zudem umfasst die Kolbenpumpe einen Pumpausgang, aus welchem Pumpmaterial von der Zweitkammer aus der Kolbenpumpe auszutreten imstande ist. Die Kolbenpumpe umfasst auch ein Zwangssteuerungselement zur Zwangssteuerung der Zweitkammeröffnung durch den Kolben. Dabei ist in einer ersten Pumpkonfiguration die Zweitkammeröffnung aufgrund des Zwangssteuerungselements für das Pumpmaterial undurchdringbar konfiguriert. Und in einer zweiten Pumpkonfiguration ist die Zweitkammeröffnung aufgrund des Zwangssteuerungselements für das Pumpmaterial durchdringbar konfiguriert. Die Kolbenpumpe umfasst zudem ein formfestes, separat ausgebildetes und relativ zum Grundkörper bewegliches Erstkammerelement. Dabei umfasst das Erstkammerelement die Erstkammeröffnung. In einer ersten Erstkammerkonfiguration ist ein Teil der Kolbenpumpe, insbesondere der Grundkörper, die versetzt zur Erstkammeröffnung angeordnet, und in einer zweiten Erstkammerkonfiguration ist der Teil der Kolbenpumpe, insbesondere der Grundkörper, die Erstkammeröffnung abdeckend angeordnet.
  • Das Zwangssteuerungselement steuert auf mechanischem Weg in Abhängigkeit einer Position und/oder Bewegung des Kolbens die Konfiguration der Zweitkammeröffnung. Das Zwangssteuerungselement überträgt auf mechanischem Weg Energie des Kolbens auf mindestens ein weiteres Element der Kolbenpumpe, um die Konfiguration der Zweitkammeröffnung zu steuern.
  • Ein Zwangssteuerungselement kann durch Druck und insbesondere ausschliesslich durch Druck wirken. Ein Zwangssteuerungselement kann auch durch Zug und insbesondere ausschliesslich durch Zug wirken. Auch eine Kombination von Druck und Zug ist möglich.
  • Ein Zwangssteuerungselement umfasst beispielsweise zwei gegeneinander wirkende Mitnehmer.
  • Das Zwangssteuerungselement kann Hebel, Gestänge und/oder Drahtseile oder andere flexible Elemente umfassen.
  • Optional umfasst die Kolbenpumpe ein formfestes, separat ausgebildetes und relativ zur Zweitkammer bewegliches Zweitverschlusselement. Dieses Zweitverschlusselement ist aufgrund des Zwangssteuerungselements in der ersten Pumpkonfiguration die Zweitkammeröffnung abdeckend angeordnet und aufgrund des Zwangssteuerungselements in der zweiten Pumpkonfiguration von der Zweitkammeröffnung versetzt angeordnet.
  • Insbesondere kann das Zweitverschlusselement die Erstkammer in zwei für das Pumpmaterial voneinander getrennte Untervolumen teilen.
  • Die Pumpkonfiguration gibt somit durch die Zwangssteuerung eine relative Position von mindestens einem Teil der Kolbenpumpe relativ zur Zweitkammeröffnung vor, und als Folge davon auch einen Zustand bzw. ein Konfiguration der Zweitkammeröffnung. Die Zweitkammeröffnung ist in der ersten Pumpkonfiguration für das Pumpmaterial undurchdringbar konfiguriert, also mit anderen Worten für das Pumpmaterial geschlossen, wenn aufgrund des Zwangssteuerungselements mindestens ein Teil der Kolbenpumpe die Zweitkammeröffnung verschliesst. Beispielsweise ist die Zweitkammeröffnung verschlossen, wenn das Zweitverschlusselement diese abdeckt. In der ersten Pumpkonfiguration ist also das Befüllen der Zweitkammer mit Pumpmaterial aus der Erstkammer verhindert.
  • Die Zweitkammeröffnung ist in der zweiten Pumpkonfiguration für das Pumpmaterial durchdringbar konfiguriert, also mit anderen Worten offen, wenn aufgrund des Zwangssteuerungselements die Zweitkammeröffnung frei von einem Verschluss durch mindestens ein Teil der Kolbenpumpe konfiguriert ist. Beispielsweise ist die Zweitkammeröffnung offen, wenn das Zweitverschlusselement versetzt zur Zweitkammeröffnung angeordnet ist. In der zweiten Pumpkonfiguration ist das Befüllen der Zweitkammer mit Pumpmaterial aus der Erstkammer also möglich.
  • Die Kolbenpumpe weist bei einer Bewegung des Kolbens in einer bestimmten Richtung entlang einer Verschiebungsbahn des Kolbens im Wesentlichen immer ein und dieselbe Pumpkonfiguration auf. "Im Wesentlichen" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Zwangssteuerungselement bei einem Wechsel von einer Pumpkonfiguration zu einer anderen Pumpkonfiguration eine Änderung der Konfiguration der Zweitkammeröffnung steuert und bewirkt, was eine gewisse Dauer beanspruchen kann und über eine bestimmte Länge einer Bewegung des Kolbens entlang seiner Verschiebungsbahn erfolgen kann. Während dieser Dauer eines Konfigurationswechsels der Zweitkammeröffnung weist die Kolbenpumpe noch nicht die sonst (im Wesentlichen) immer eingenommene Pumpkonfiguration auf. Anders ausgedrückt weist die Kolbenpumpe bei einer Bewegung in einer bestimmten Richtung des Kolbens immer dieselbe Pumpkonfiguration auf, mit Ausnahme einer ersten Bewegungsspanne (einer bestimmten Länge einer Bewegung des Kolbens) für einen Konfigurationswechsel sofern nötig. Der Konfigurationswechsel der Zweitkammeröffnung, also eine Phase während eines Wechsels von einer Pumpkonfiguration zu einer anderen Pumpkonfiguration wird auch als Umschaltphase bezeichnet.
  • Eine Bewegungspanne für den Konfigurationswechsel des Zweitverschlusselements beträgt beispielsweise maximal 20% einer maximalen Länge der Verschiebungsbahn des Kolbens. Insbesondere beträgt die Bewegungspanne für den Konfigurationswechsel des Zweitverschlusselements maximal 15% einer maximalen Länge der Verschiebungsbahn des Kolbens. Die Bewegungspanne kann für den Konfigurationswechsel des Zweitverschlusselements beispielsweise maximal 10% einer maximalen Länge der Verschiebungsbahn des Kolbens betragen.
  • Beispielsweise weist die Kolbenpumpe bei Druck (einer Bewegung des Kolbens in Richtung des Grundkörpers der Kolbenpumpe, also ein Hineinstossen des Kolbens in den Grundkörper) im Wesentlichen immer die erste Pumpkonfiguration auf, und bei Zug (einer Bewegung des Kolbens in Richtung vom Grundkörper weg, also ein Herausziehen des Kolbens aus dem Grundkörper) im Wesentlichen immer die zweite Pumpkonfiguration.
  • Die vom Kolben optional umfassten Mitnehmer können direkt am Kolben ausgebildet sein. Die Mitnehmer können auch als indirekte Mitnehmer ausgebildet sein, also als Mitnehmermechanismus ausgebildet sein, welcher einen vom Kolben entfernt positionierten Mitnehmer umfasst, der die Kolbenbewegung jederzeit identisch übermittelt. Das optionale Zweitverschlusselement liegt in einer bestimmten Bewegungsrichtung des Kolbens im Wesentlichen immer am gleichen Mitnehmer an. "Im Wesentlichen" ist dabei analog zur obigen Definition hinsichtlich der Pumpkonfiguration zu verstehen.
  • "Versetzt angeordnet" bedeutet, dass das ein Teil der Kolbenpumpe und insbesondere das Zweitverschlusselement die Zweitkammeröffnung unbedeckt und somit offen lässt. Das Teil der Kolbenpumpe und insbesondere das Zweitverschlusselement ist dann von der Zweitkammeröffnung beabstandet. Das Teil der Kolbenpumpe und insbesondere das Zweitverschlusselement kann dazu parallel zur Verschiebungsbahn des Kolbens von der Zweitkammeröffnung beabstandet sein, senkrecht zur Verschiebungsbahn oder in einer Kombination von parallel und senkrecht zur Verschiebungsbahn.
  • Die Zweitkammeröffnung ist ortsfest zur Zweitkammer ausgebildet. Optional ist die Zweitkammeröffnung in Grösse und/oder Form unveränderlich ausgebildet.
  • Ein Pumpflussweg für einen Pumpfluss des Pumpmaterials durch die Kolbenpumpe verläuft von ausserhalb der Kolbenpumpe durch die Erstkammeröffnung in die Erstkammer, danach durch die Zweitkammeröffnung in die Zweitkammer und schlussendlich durch den Pumpausgang aus der Kolbenpumpe heraus.
  • Das Zwangssteuerungselement steuert also den Pumpfluss des Pumpmaterials von der Erstkammer in die Zweitkammer, beispielsweise durch das zwangsgesteuerte Zweitverschlusselement.
  • Beispielsweise ist über die Mitnehmer des Kolbens ist das Zweitverschlusselement durch den Kolben zwangsgesteuert. Das Zweitverschlusselement kann als Schleppelement ausgebildet sein, wird in diesem Fall also vom Kolben über die Mitnehmer mitgeschleppt.
  • Diese Kolbenpumpe weist den Vorteil auf, dass das Zwangssteuerungselement eine Kraft des Kolbens mechanisch weiterleitet und mindestens teilweise zum Wechsel der Konfiguration der Zweitkammeröffnung einsetzt. Insbesondere wird ein Teil der Kolbenpumpe, beispielsweise das Zweitverschlusselement, beim Öffnen und Verschliessen der Zweitkammeröffnung als Ganzes und unverformt bewegt. Das zum Verschliessen der Zweitkammeröffnung verwendbare Teil der Kolbenpumpe, beispielsweise das Zweitverschlusselement, kann also beispielsweise aus Metall, Plastik, einem Verbundmaterial oder anderen harten und widerstandsfähigen Materialien ausgebildet sein.
  • Ein derartiges Teil der Kolbenpumpe, beispielsweise das Zweitverschlusselement, kann entsprechend hohe Kräfte ertragen und ausüben, was beispielsweise zum Lösen von Verkrustungen und/oder Verklebungen ausreichen kann. Auch bei hochviskosem Pumpmaterial kann die Zweitkammeröffnung aufgrund des Zwangssteuerungselements zuverlässig und vollständig geöffnet werden. Analog gilt dasselbe für inhomogenes Pumpmaterial. Dadurch ist die Kolbenpumpe robust, funktioniert zuverlässig und präzise. Mit einer bestimmten Kolbenbewegung können reproduzierbar und mit hoher Genauigkeit vordefinierte Pumpmengen gepumpt werden.
  • Die Kolbenpumpe weist wenige Einzelteile auf. Die Kolbenpumpe ist einfach aufgebaut. Dies macht die Kolbenpumpe stabil und erlaubt rasches, einfaches und kostengünstiges Herstellen. Auch Wartung, Revision und Reparatur sind einfach, effizient und kostengünstig.
  • Weitere Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
  • Die erfindungsgemässe Kolbenpumpe umfasst ein formfestes, separat ausgebildetes und relativ zum Grundkörper bewegliches Erstkammerelement. Dabei umfasst das Erstkammerelement die Erstkammeröffnung. In einer ersten Erstkammerkonfiguration ist ein Teil der Kolbenpumpe, insbesondere der Grundkörper, die versetzt zur Erstkammeröffnung angeordnet, und in einer zweiten Erstkammerkonfiguration ist der Teil der Kolbenpumpe, insbesondere der Grundkörper, die Erstkammeröffnung abdeckend angeordnet.
  • Mit einer Erstkammerkonfiguration ist eine Konfiguration der Erstkammeröffnung bezeichnet, also ein Zustand der Erstkammeröffnung. Beispielsweise bedeutet Erstkammerkonfiguration eine relative Position des Erstkammerelements zu einem Teil der Kolbenpumpe (etwa zum Grundkörper).
  • Die Erstkammeröffnung ist offen, wenn ein Teil der Kolbenpumpe, insbesondere der Grundkörper, zum Erstkammerelement versetzt angeordnet ist, also in der ersten Erstkammerkonfiguration. In der ersten Erstkammerkonfiguration ist das Befüllen der Erstkammer mit Pumpmaterial von ausserhalb der Kolbenpumpe durch die Erstkammeröffnung also möglich. Die Erstkammeröffnung ist geschlossen, wenn ein Teil der Kolbenpumpe, insbesondere der Grundkörper, die Erstkammeröffnung im Erstkammerelement abdeckt, also in der zweiten Erstkammerkonfiguration. In der zweiten Erstkammerkonfiguration ist also das Befüllen der Erstkammer mit Pumpmaterial von ausserhalb der Kolbenpumpe verhindert.
  • Die Kolbenpumpe weist bei einer Bewegung des Kolbens in einer bestimmten Richtung entlang einer Verschiebungsbahn des Kolbens im Wesentlichen immer ein und dieselbe Erstkammerkonfiguration auf. "Im Wesentlichen" bedeutet dabei analog dasselbe wie weiter oben zur Pumpkonfiguration beschrieben.
  • Beispielsweise weist die Kolbenpumpe bei Druck im Wesentlichen immer die erste Pumpkonfiguration auf, und bei Zug im Wesentlichen immer die zweite Pumpkonfiguration.
  • Insbesondere weist die Kolbenpumpe bei Druck im Wesentlichen immer die erste Pumpkonfiguration und die erste Erstkammerkonfiguration auf, und bei Zug im Wesentlichen immer die zweite Pumpkonfiguration und die zweite Erstkammerkonfiguration.
  • Die Erstkammeröffnung ist ortsfest zur Erstkammer ausgebildet. Optional ist die Erstkammeröffnung in Grösse und/oder Form unveränderlich ausgebildet.
  • Das Erstkammerelement steuert also den Pumpfluss des Pumpmaterials von ausserhalb der Kolbenpumpe in die Erstkammer.
  • Das Erstkammerelement ist über einen von einer Kolbenbewegung verursachten Druck auf das Pumpmaterial in der Erstkammer mindestens teilweise gesteuert. Das Erstkammerelement kann als Schleppelement ausgebildet sein, wird in diesem Fall also über Druck im Pumpmaterial mitgeschleppt.
  • Optional umfasst die Kolbenpumpe eine Erstkammerzwangssteuerung, welche das Erstkammerelement zwangssteuert.
  • Die Erstkammerzwangssteuerung steuert eine Bewegung des Erstkammerelements und somit die Position des Erstkammerelements. Die Erstkammerzwangssteuerung steuert somit die Konfiguration der Erstkammeröffnung. Die Erstkammerzwangssteuerung ist dazu ausgebildet, eine Kraft auf das Erstkammerelement auszuüben, durch welche das Erstkammerelement von der ersten Erstkammerkonfiguration in die zweite Erstkammerkonfiguration bewegt werden kann und umgekehrt.
  • Beispielsweise umfasst die Erstkammerzwangssteuerung eine bewegliche mechanische Verbindung zwischen Erstkammerelement und Erstkammerzwangssteuerung. Die Erstkammerzwangssteuerung kann am Grundkörper befestigt sein.
  • Insbesondere umfasst die Erstkammerzwangssteuerung einen Erstkammerzwangssteuerungskolben, dessen Bewegung mit der Bewegung des Erstkammerelements gekoppelt ist.
  • Die Erstkammerzwangssteuerung bewirkt durch Krafteinwirkung auf das Erstkammerelement eine zuverlässige Konfigurationsänderung des Erstkammerelements. Die Krafteinwirkung der Erstkammerzwangssteuerung auf das Erstkammerelement erlaubt es dem Erstkammerelement, hohen Widerstand des Pumpmaterials und/oder eines Fremdkörpers zu überwinden. Widerstände gegen eine Konfigurationsänderung des Erstkammerelements, etwa durch Verkrustung, hohe Viskosität und/oder Klumpenbildung des Pumpmaterials, können durch die Erstkammerzwangssteuerung überwunden werden.
  • Die Kolbenpumpe umfasst optional mindestens einen Antrieb und insbesondere genau einen Antrieb.
  • Die Kolbenpumpe kann aber auch frei von einem Antrieb ausgebildet sein, wobei ein Anschluss für einen Antrieb vorgesehen ist.
  • Optional ist die Kolbenpumpe derart ausgebildet, dass ein Antrieb für den Kolben der Kolbenpumpe auch die Erstkammerzwangssteuerung antreibt.
  • Ob die Kolbenpumpe mindestens einen Antrieb umfasst oder nicht, spielt für dieses Merkmal keine Rolle.
  • Der Kolben der Kolbenpumpe kann durch einen pneumatischen Antrieb bewegt werden, wobei dieser pneumatische Antrieb gleichzeitig auch die Erstkammer-zwangssteuerung antreibt.
  • Der Kolben der Kolbenpumpe kann durch einen elektrischen Antrieb bewegt werden, wobei dieser elektrische Antrieb gleichzeitig auch die Erstkammer-zwangssteuerung antreibt.
  • Die Kolbenpumpe kann demnach derart ausgebildet sein, dass derselbe Antrieb sowohl den Kolben als auch die Erstkammerzwangssteuerung antreibt. Eine Kopplung der Bewegungen von Kolben und Erstkammerzwangssteuerung kann ausgebildet sein.
  • Alternativ können der Kolben der Kolbenpumpe und die Erstkammer-zwangssteuerung voneinander unabhängige Antriebe aufweisen.
  • Analog zum Zweitverschlusselement ist das Erstkammerelement formfest, separat ausgebildet und beweglich relativ zur dazugehörigen Öffnung. Dieselben Vorteile wie oben für die Kolbenpumpe mit dem Zweitverschlusselement beschrieben gelten auch für das Erstkammerelement.
  • Eine Kolbenpumpe umfassend sowohl das Zweitverschlusselement als auch das Erstkammerelement ist aus diesem Grund robust, zuverlässig und funktioniert präzise.
  • Optional umfasst die Zweitkammer neben der Zweitkammeröffnung auch eine Zweitkammergegenöffnung zu einem Befüllen der Zweitkammer mit Pumpmaterial aus der Erstkammer.
  • Die Zweitkammergegenöffnung ist ebenfalls zwangsgesteuert, etwa durch dasselbe Zwangssteuerungselement wie die Zweitkammeröffnung. Beispielsweise liegt in der ersten Pumpkonfiguration das Zweitverschlusselement an dem ersten Mitnehmer an und ist versetzt zur Zweitkammergegenöffnung angeordnet, und in der zweiten Pumpkonfiguration liegt das Zweitverschlusselement an dem zweiten Mitnehmer an und ist die Zweitkammeröffnung abdeckend angeordnet.
  • Die Zweitkammergegenöffnung ist zwangsgesteuert alternierend zur Zweitkammeröffnung geöffnet bzw. abgedeckt. Die Benennung "Gegenöffnung" bezeichnet dabei keine Position, sondern dient lediglich einer Unterscheidung der Gegenöffnung von der Öffnung.
  • Durch die Zweitkammeröffnung kann die Zweitkammer doppelwirkend mit Pumpmaterial aus der Erstkammer befüllt werden, also bei Druck und bei Zug des Kolbens.
  • Optional umfasst das Erstkammerelement neben der Erstkammeröffnung auch eine Erstkammergegenöffnung zum Befüllen der Erstkammer mit Pumpmaterial von ausserhalb der Kolbenpumpe. Dabei ist in der ersten Erstkammerkonfiguration ein Teil der Kolbenpumpe, insbesondere der Grundkörper, die Erstkammergegenöffnung abdeckend und diese somit verschliessend angeordnet, und in der zweiten Erstkammerkonfiguration ist ein Teil der Kolbenpumpe, insbesondere der Grundkörper, versetzt zur Erstkammergegenöffnung angeordnet, wodurch die Erstkammergegenöffnung offen ist.
  • Anders ausgedrückt ist Erstkammergegenöffnung alternierend zur Erstkammeröffnung geöffnet bzw. abgedeckt. Auch hier bezeichnet die Benennung "Gegenöffnung" keine Position, sondern dient lediglich einer Unterscheidung der Gegenöffnung von der Öffnung.
  • Durch die Erstkammeröffnung kann die Erstkammer doppelwirkend mit Pumpmaterial von ausserhalb der Kolbenpumpe befüllt werden, also bei Druck und bei Zug des Kolbens.
  • Optional umfasst der Grundkörper einen ersten Anschlag für ein erstes Ende des Erstkammerelements und einen zweiten Anschlag für ein zweites, dem ersten Ende gegenüberliegend angeordnetes Ende des Erstkammerelements. Dabei ist das Erstkammerelement zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag parallel zu einer Verschiebungsbahn des Kolbens bewegbar ausgebildet. Insbesondere ist die Erstkammeröffnung in einem Bereich am ersten Ende des Erstkammerelements angeordnet und die Erstkammergegenöffnung, sofern eine solche vorhanden ist, in einem Bereich am zweiten Ende des Erstkammerelements angeordnet.
  • Optional ist das Erstkammerelement als Aussenwand der Erstkammer ausgebildet und grenzt die Erstkammer von ausserhalb der Kolbenpumpe befindlichem Pumpmaterial ab.
  • Optional ist die Erstkammer ortsfest zum Erstkammerelement angeordnet. Dies bedeutet, dass die Erstkammer zusammen mit dem Erstkammerelement bewegt wird.
  • Insbesondere ist die Erstkammer relativ zum Grundkörper beweglich ausgebildet.
  • Alternativ ist die Erstkammer ortsfest zum Grundkörper ausgebildet. In diesem Fall wird die ein Gesamtvolumen der Erstkammer durch eine Bewegung des Erstkammerelements vergrössert oder verkleinert.
  • Optional steht das Erstkammerelement sowohl in der ersten Pumpkonfiguration als auch in der zweiten Pumpkonfiguration in Kontaktschluss mit dem Zweitverschlusselement oder einem mit dem Kolben im Wesentlichen immer mitbewegten Teil.
  • Durch den Kontaktschluss zwischen Erstkammerelement und Zweitverschlusselement bzw. dem mit dem Kolben im Wesentlichen immer mitbewegten Teil kann über Haftreibung und/oder Gleitreibung Kraft und Bewegung des Kolbens auf das Erstkammerelement mindestens teilweise übertragen werden. In diesem Fall ist die Erstkammeröffnung ebenfalls in Abhängigkeit des Kolbens zwangsgesteuert. Auf diese Weise kann ein Wechsel der Konfiguration der Erstkammeröffnung und gegebenenfalls auch der Erstkammergegenöffnung beschleunigt und/oder erleichtert werden.
  • Optional ist also die Konfiguration der Erstkammeröffnung durch den Kolben zwangsgesteuert, insbesondere indirekt durch das Zwangssteuerungselement.
  • Die bereits weiter oben erwähnte optionale Erstkammerzwangssteuerung zur Zwangssteuerung der Erstkammeröffnung kann alternativ oder in Kombination mit der indirekten Zwangssteuerung durch die Haftreibung und/oder Gleitreibung des Kolbens mit dem Erstkammerelement eingesetzt werden.
  • Optional weist die Erstkammer eine Form eines Hohlzylinders auf. Dieser Hohlzylinder umschliesst eine Verschiebungsbahn der Zweitkammer mindestens teilweise.
  • Durch eine Erstkammer in Form eines die Zweitkammer in allen Konfigurationen mindestens teilweise umschliessenden Hohlzylinders kann die Kolbenpumpe kompakt ausgebildet werden.
  • Optional ist die Zweitkammer ortsfest zum Kolben angeordnet.
  • Optional ist die Zweitkammer innerhalb des Kolbens angeordnet.
  • Optional ist der Kolben als Hohlzylinder ausgebildet, dessen Hohlraum die Zweitkammer ausbildet. Insbesondere ist der Hohlzylinder des Kolbens konzentrisch zum Hohlzylinder der Erstkammer angeordnet.
  • Mit einer Zweitkammer, welche vom Kolben umfasst ist, kann die Kolbenpumpe kompakt ausgebildet werden.
  • Optional umfasst die Kolbenpumpe ein Dichtelement.
  • Das Dichtelement ist ausgebildet, um relativ zueinander bewegliche Teile der Kolbenpumpe abzudichten. Dies bedeutet, dass ein Dichtelement zwischen relativ zueinander beweglichen Teilen einen Durchtritt von Pumpmaterial zwischen diesen Teilen verhindert.
  • Beispielsweise ist ein Dichtelement zwischen Erstkammerelement und Grundkörper angeordnet.
  • Beispielsweise ist ein Dichtelement zwischen Erstkammerelement und Zweitverschlusselement angeordnet.
  • Beispielsweise ist ein Dichtelement zwischen Zweitverschlusselement und Kolben angeordnet.
  • Insbesondere weist ein Dichtelement Kunststoff oder Gummi auf.
  • Ein Dichtelement kann die Kolbenpumpe effizienter arbeiten lassen, insbesondere bei Pumpmaterial von niedriger Viskosität. Bei Verwendung eines Dichtelements kann die Kolbenpumpe aus wenig präzis gefertigten und daher billig herstellbaren Komponenten gefertigt werden, ohne dass die Wirkung der Kolbenpumpe darunter leidet.
  • Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
    • Figur 1
    ein Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Kolbenpumpe in Seitenansicht;
    Figur 2
    ein Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Kolbenpumpe in Seitenansicht, bei Druck;
    Figur 3
    die Kolbenpumpe aus Figur 2 in der Umschaltphase von Druck zu Zug;
    Figur 4
    die Kolbenpumpe aus Figur 2 bei Zug;
    Figur 5
    eine dritte Ausführungsform der Kolbenpumpe in Draufsicht, mit eingezeichneten Schnittlinien A-A und B-B;
    Figur 6
    ein Schnitt durch die Kolbenpumpe aus Figur 5 entlang Schnittlinie A-A, bei Zug;
    Figur 7
    ein Schnitt durch die Kolbenpumpe aus Figur 5 entlang Schnittlinie B-B, bei Zug.
  • Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Mit den Bezeichnungen links, rechts, unten und oben wird auf die Zeichnungsebene der Figuren Bezug genommen.
  • Die Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Kolbenpumpe 1 in Seitenansicht. Die Kolbenpumpe 1 ist dabei als einfachwirkende Kolbenpumpe 1 ausgebildet. Einfachwirkend heisst, dass ausschliesslich in einer Bewegungsrichtung des Kolbens 5 (entweder bei Druck oder bei Zug) Pumpmaterial aus dem Pumpausgang 8 auszutreten imstande ist ― in dieser ersten Ausführungsform bei Zug. Die Kolbenpumpe 1 umfasst einen Grundkörper 2 und einen Kolben 5, welche relativ zum Grundkörper 2 beweglich ist in zwei entgegengesetzte Bewegungsrichtungen: auf den Grundkörper 2 zu bzw. in diesen hinein (diese Bewegungsrichtung heisst Druck), und vom Grundkörper 2 weg bzw. aus diesem heraus (diese Bewegungsrichtung heisst Zug).
  • Der Grundkörper 2 ist in seinem unteren Teil, welcher in das Pumpmaterial eingetaucht wird, weitgehend rotationssymmetrisch um eine Verschiebungsbahn 9 des Kolbens 5 ausgebildet. Aus Gründen der einfacheren Darstellung sind manche Elemente in dieser Schnittzeichnung der Figur 1 nur auf der linken Seite mit Bezugszeichen versehen, manchen nur auf der rechten Seite.
  • Die Verschiebungsbahn 9 des Kolbens liegt auf einer Mittellängsachse des Grundkörpers 2. Der Grundkörper 2 kann an einem das Pumpmaterial umfassenden Gefäss befestigt werden, was in Figur 1 mit sich nach rechts und links aus Figur 1 heraus erstreckenden Elementen angedeutet ist. Der Grundkörper 2 bildet einen ersten Anschlag 16 und einen zweiten Anschlag 17 aus, zwischen welchen ein Erstkammerelement 7 hin und her bewegt werden kann. Dabei führt der Grundkörper 2 das Erstkammerelement 7 bei dieser Bewegung parallel zur Verschiebungsbahn 9 des Kolbens 5 und begrenzt diese Bewegung durch die Anschläge 16, 17. Das Erstkammerelement 7 ist hohlzylinderförmig ausgebildet und ist konzentrisch zur Verschiebungsbahn 9 des Kolbens 5 angeordnet. In einem Bereich an seinem oberen Ende weist das Erstkammerelement 7 Erstkammeröffnungen 10 auf (in Figur 1 sind aufgrund des Schnitts zwei Erstkammeröffnungen 10 sichtbar).
  • Figur 1 zeigt die Kolbenpumpe 1 bei Druck auf den Kolben 5, was durch einen dicken, nach unten gerichteten Pfeil dargestellt ist. Die Umschaltphase ist bereits vorbei, und die Kolbenpumpe 1 befindet sich in der ersten Erstkammerkonfiguration. Dies bedeutet, dass das Erstkammerelement 7 am unten angeordneten, zweiten Anschlag 17 des Grundkörpers 2 anliegt. Das obere Ende des Erstkammerelements 7 ist vom oben angeordneten, ersten Anschlag 16 des Grundkörpers 2 genug weit entfernt, dass die Erstkammeröffnungen 10 versetzt vom Grundkörper 2 angeordnet und darum geöffnet sind. Pumpmaterial kann darum von ausserhalb der Kolbenpumpe 1 durch die offenen Erstkammeröffnungen 10 in die Erstkammer 3 gelangen. Die Erstkammer 3 ist innerhalb des Erstkammerelements 7 angeordnet und ist relativ zum Grundkörper 2 ortsfest ausgebildet. Durch eine Bewegung des die Erstkammer 3 begrenzenden Erstkammerelements 7 wird die Erstkammer 3 verkleinert (bei Druck) oder vergrössert (bei Zug).
  • Der Kolben 5 ist als Hohlzylinder ausgebildet, und das hohle Innere des Kolbens 5 bildet die Zweitkammer 4 aus. Die Erstkammer 3 ist zwischen dem Erstkammerelement 7 und dem darin angeordneten Kolben 5 ausgebildet. Im Bereich der Anschläge 16, 17 für das Erstkammerelement 7 ist der Grundkörper 2 als Führung des Kolbens 5 für seine Bewegung entlang seiner Verschiebungsbahn 9 ausgebildet. Stark vereinfacht zusammengefasst sind in der Kolbenpumpe 1 etwa in einer Mitte einer Längsachse der Erstkammer 3 betrachtet folgende Elemente konzentrisch um die Verschiebungsbahn 9 des Kolbens von aussen nach innen angeordnet: Grundkörper 2, Erstkammerelement 7, Erstkammer 3, Kolben 5, Zweitkammer 4. Alle diese genannten Elemente sind aus Metall gefertigt und mit Ausnahmen der beschriebenen Öffnungen gegeneinander abgedichtet.
  • Der Kolben 5 weist an seinem unteren Ende eine Mehrzahl von Zweitkammeröffnungen 12 auf (analog zu den Erstkammeröffnungen 10 sind in Figur 1 nur zwei davon zu sehen). Diese Erstkammeröffnungen 10 können von einem Zweitverschlusselement 6 verschlossen werden, indem das Zweitverschlusselement 6 die Zweitkammeröffnungen 12 abdeckend angeordnet ist. Dies ist in Figur 1 der Fall, die Kolbenpumpe 1 befindet sich in der ersten Pumpkonfiguration. Dabei liegt das Zweitverschlusselement 6 an einem oberen, ersten Mitnehmer 14 an und verschliesst die Zweitkammeröffnungen 12.
  • Das Zweitverschlusselement 6 ist als Ring aus Metall ausgebildet, welcher zwischen dem ersten Mitnehmer 14 und dem zweiten Mitnehmer 15 hin und her bewegt werden kann. Die beiden Mitnehmer 14, 15 sind starr am Kolben 5 befestigt und bewirken eine Zwangssteuerung des Zweitverschlusselements 6. Der erste Mitnehmer 14 und zweite Mitnehmer 15 sind also die konkreten Ausführungsformen des Zwangssteuerungselements. Das Zweitverschlusselement 6 ist stets in Kontaktschluss sowohl mit dem Kolben 5 als auch mit dem Erstkammerelement 7. Das Zweitverschlusselement 6 trennt die Erstkammer 3 in zwei unterschiedliche Bereiche und dichtet diese ab, sodass kein Pumpmaterial von einem Bereich in den anderen dringen kann.
  • In Figur 1 ist also die erste Ausführungsform der Kolbenpumpe 1 bei Druck auf den Kolben 5 dargestellt. Dabei kann der obere Bereich der Erstkammer 3 durch die Erstkammeröffnungen 10 mit Pumpmaterial befüllt werden. Die Zweitkammer 4 hingegen ist von der Erstkammer 3 durch verschlossenen Zweitkammeröffnungen 12 für einen Durchtritt von Pumpmaterial getrennt. Nach erfolgter Umschaltphase zu Zug befindet sich die Kolbenpumpe 1 dann bei Zug auf den Kolben 5 in einer anderen Situation: in der zweiten Pumpkonfiguration (das Zweitverschlusselement 6 liegt am unteren, zweiten Mitnehmer 15 an, wodurch die Zweitkammeröffnungen 12 geöffnet sind und Pumpmaterial vom oberen, mit Pumpmaterial gefüllten Bereich der Erstkammer 3 in die Zweitkammer 4 dringen kann) und in der zweiten Erstkammerkonfiguration (das Erstkammerelement 7 liegt am oberen, ersten Anschlag 16 des Grundkörpers 2 an, wodurch der Grundkörper 2 die Erstkammeröffnungen 10 abdeckt und verschliesst). In dieser Konfiguration bei Zug kann die Kolbenpumpe 1 nun das Pumpmaterial aus der gegen aussen geschlossenen Erstkammer 3 durch die Zweitkammeröffnungen 12 in die Zweitkammer 4 pumpen und schlussendlich durch den Pumpausgang 8 aus der Kolbenpumpe 1 hinaus.
  • In den Figuren 2 bis 4 ist eine zweite Ausführungsform der Kolbenpumpe 1 dargestellt, und zwar wiederum als Schnitt und in Seitenansicht. Diese Kolbenpumpe 1 ist als doppelwirkende Kolbenpumpe 1 ausgebildet. Doppelwirkend heisst, dass in beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens 5 (sowohl bei Druck als auch bei Zug) Pumpmaterial aus dem Pumpausgang 8 und somit aus der Kolbenpumpe 1 auszutreten imstande ist. Diese Kolbenpumpe 1 ist in Figur 2 bei Druck auf den Kolben 5 dargestellt und in Figur 3 in der Umschaltphase von Druck zu Zug. In Figur 4 ist diese Kolbenpumpe 1 bei Zug auf den Kolben 5 dargestellt.
  • Die zweite Ausführungsform der Figuren 2 bis 4 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in Figur 1 dadurch, dass das Erstkammerelement 7 neben den an seinem oberen Ende angeordneten Erstkammeröffnungen 10 zusätzlich noch an seinem unteren Ende angeordnete Erstkammergegenöffnungen 11 aufweist und der Kolben 5 neben den oben angeordneten Zweitkammeröffnungen 12 zusätzlich noch unten angeordnete Zweitkammergegenöffnungen 13 aufweist. Ausserdem ist die Erstkammer 3 durch das Erstkammerelement 7 sowohl gegen oben als auch gegen unten begrenzt, wodurch die Erstkammer 3 sowohl bei Druck und Zug als auch in den Umschaltphasen gleich gross bleibt, aber relativ zum Grundkörper 2 bewegt wird. Die Erstkammer 3 ist hier ortsfest zum Erstkammerelement 7 ausgebildet.
  • Dabei sind die Erstkammergegenöffnungen 11 derart am Erstkammerelement 7 und relativ zum Grundkörper 2 angeordnet, dass sie gegensätzlich zu den Erstkammeröffnungen 10 konfiguriert sind (oder anders gesagt alternierend zueinander konfiguriert sind). Dies heisst, dass die Erstkammergegenöffnungen 11 in der ersten Erstkammerkonfiguration geschlossen sind und in der zweiten Erstkammerkonfiguration offen. Analog gilt dasselbe für die Zweitkammergegenöffnungen 13 und die Zweitkammeröffnungen 12. Die Zweitkammergegenöffnungen 13 sind in der ersten Pumpkonfiguration geöffnet und in der zweiten Pumpkonfiguration geschlossen. Auf diese Weise kann die Kolbenpumpe 1 in der zweiten Ausführungsform sowohl bei Zug als auch bei Druck Pumpmaterial aus dem Pumpausgang 8 befördern (oder mit anderen Worten doppelwirkend arbeiten). Dabei wird auch der untere Bereich der Erstkammer 3 zum Pumpen von Pumpmaterial benutzt: der untere Bereich der Erstkammer 3 wird alternierend mit dem oberen Bereich der Erstkammer 3 mit Pumpmaterial befüllt, und das Pumpmaterial wird danach in die Zweitkammer 4 und schlussendlich durch den Pumpausgang 8 gepumpt.
  • Der Pumpfluss des Pumpmaterials ist in Figur 2 durch Pfeile angedeutet: die Kolbenpumpe 1 in Figur 2 befindet sich in derselben Konfiguration unter Druck auf den Kolben 5 wie die Kolbenpumpe 1 in Figur 1 (erste Pumpkonfiguration, erste Erstkammerkonfiguration). Der obere Bereich der Erstkammer 3 wird durch die offenen Erstkammeröffnungen 10 mit Pumpmaterial befüllt (die Zweitkammeröffnungen 12 sind durch das Zweitverschlusselement 6 abgedeckt und geschlossen). Der untere Bereich der Erstkammer 3 ist gegen aussen verschlossen (vom Grundkörper 2 abgedeckte Erstkammergegenöffnungen 11) aber gegen die Zweitkammer 4 hin geöffnet (das Zweitverschlusselement 6 ist versetzt zu den Zweitkammergegenöffnungen 13 angeordnet, letztere sind also geöffnet), wodurch das Pumpmaterial aus dem unteren Bereich der Erstkammer 3 in die Zweitkammer 4 und schlussendlich aus dem Pumpausgang 8 gepumpt wird.
  • In Figur 3 ist die zweite Ausführungsform der Kolbenpumpe 1 in der Umschaltphase zu Zug auf den Kolben 5 dargestellt: die Kolbenpumpe 1 befindet sich schon in der zweiten Pumpkonfiguration, also liegt das Zweitverschlusselement 6 bereits am unteren, zweiten Mitnehmer 15 an (was die Zweitkammeröffnungen 12 offen lässt und die Zweitkammergegenöffnungen 13 verschliesst), aber gleichzeitig noch in der ersten Erstkammerkonfiguration, also liegt das Erstkammerelement 7 immer noch am unteren, zweiten Anschlag 17 des Grundkörpers 2 an (wodurch die Erstkammeröffnungen 10 geöffnet und die Erstkammergegenöffnungen 11 geschlossen sind). Somit wird in dieser Umschaltphase kurzzeitig Pumpmaterial aus dem oberen Bereich der Erstkammer 3 sowohl direkt aus der Kolbenpumpe 1 heraus als auch in die Zweitkammer 4 bewegt. Aufgrund des zunehmenden Unterdrucks im unteren Bereich der Erstkammer 3 und aufgrund der Reibung zwischen dem Zweitverschlusselement 6 und einer Innenseite des Erstkammerelements 7 wird sich aber das Erstkammerelement 7 nach oben zum ersten Anschlag 16 des Grundkörpers 2 bewegen und somit in die zweite Erstkammerkonfiguration begeben, was dann die Umschaltphase beendet. Danach befindet sich die Kolbenpumpe 1 in der Konfiguration bei Zug auf den Kolben, dargestellt in Figur 4.
  • Der Pumpfluss des Pumpmaterials ist in Figur 4 auch wieder durch Pfeile angedeutet: die Kolbenpumpe 1 in Figur 4 befindet sich in der Konfiguration unter Zug auf den Kolben 5 (zweite Pumpkonfiguration, zweite Erstkammerkonfiguration). Der untere Bereich der Erstkammer 3 wird durch die offenen Erstkammergegenöffnungen 11 mit von ausserhalb der Kolbenpumpe 1 mit Pumpmaterial befüllt (die Zweitkammergegenöffnungen 13 sind durch das Zweitverschlusselement 6 abgedeckt und geschlossen). Der obere Bereich der Erstkammer 3 ist gegen aussen verschlossen (vom Grundkörper 2 abgedeckte Erstkammeröffnungen 10) aber gegen die Zweitkammer 4 hin geöffnet (das Zweitverschlusselement 6 ist versetzt zu den Zweitkammeröffnungen 12 angeordnet, letztere sind also geöffnet), wodurch das Pumpmaterial aus dem oberen Bereich der Erstkammer 3 in die Zweitkammer 4 und schlussendlich aus dem Pumpausgang 8 gepumpt wird.
  • Die Umschaltphase von Zug auf Druck ist in keiner Figur dargestellt, erfolgt aber entsprechend in umgekehrter Reihenfolge zur Umschaltphase von Druck auf Zug. Das durch die Mitnehmer 14, 15 zwangsgesteuerte Zweitverschlusselement 6 ändert seine Konfiguration zuerst (von der zweiten in die erste Pumpkonfiguration), was die Kolbenpumpe 1 in die Umschaltphase von Zug auf Druck versetzt. Danach ändert das Erstkammerelement 7 seine Konfiguration (von der zweiten in die erste Erstkammerkonfiguration), und nach erfolgter Änderung der Erstkammerkonfiguration befindet sich die Kolbenpumpe 1 wieder in der in Figur 2 gezeigten Konfiguration unter Druck auf den Kolben 5.
  • In Figur 5 ist eine dritte Ausführungsform der Kolbenpumpe 1 in Draufsicht dargestellt. In Figur 5 sind Schnittlinien A-A und B-B eingezeichnet. Die dritte Ausführungsform der Kolbenpumpe 1 unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass die dritte Ausführungsform der Kolbenpumpe 1 eine Erstkammerzwangssteuerung 20 umfasst. Die Erstkammer-zwangssteuerung 20 ist besser in den Figuren 6 und 7 erkennbar, wo die dritte Ausführungsform der Kolbenpumpe 1 in Seitenansicht als Schnitt dargestellt ist.
  • Figur 6 ist ein Schnitt durch die Kolbenpumpe 1 aus Figur 5 entlang Schnittlinie A-A, wobei die Kolbenpumpe 1 bei Zug dargestellt ist. Figur 6 zeigt die Kolbenpumpe 1 in einem Schnitt analog zu Figur 4 und unterscheidet sich von Figur 4 hauptsächlich durch die Erstkammerzwangssteuerung 20. Die Erstkammerzwangssteuerung 20 ist am gegen oben (in Richtung Pumpausgang 8) verlängerten Erstkammerelement 7 befestigt und kann dadurch eine Kraft auf das Erstkammerelement 7 ausüben, wodurch die Erstkammerzwangssteuerung 20 das Erstkammerelement 7 bewegen kann.
  • Die Erstkammerzwangssteuerung 20 ist in Figur 7 gut erkennbar. Figur 7 ist ein Schnitt durch die Kolbenpumpe aus Figur 5 entlang der Schnittlinie B-B, ebenfalls bei Zug dargestellt. Die Erstkammerzwangssteuerung 20 ist am Grundkörper 2 befestigt und umfasst zwei Erstkammerzwangssteuerungskolben 21, welche pneumatisch angetrieben parallel zur Verschiebungsbahn 9 des Kolbens 5 der Kolbenpumpe 1 relativ zum Grundkörper 2 bewegt werden können. Die Erstkammerzwangssteuerungskolben 21 sind am gegen oben verlängerten Erstkammerelement 7 befestigt. Durch die Bewegung der Erstkammerzwangssteuerungskolben 21 wird das Erstkammerelement 7 ebenfalls bewegt. Die auf die Erstkammerzwangssteuerungskolben 21 einwirkende pneumatische Kraft wird mechanisch auf das Erstkammerelement 7 weitergegeben, wodurch die Konfigurationsänderung des Erstkammerelements 7 zuverlässig und kraftvoll ausgeführt wird. Das Erstkammerelement 7 ist durch die Erstkammerzwangssteuerung 20 zwangsgesteuert.
  • Der Kolben 5 der Kolbenpumpe 1 wird pneumatisch angetrieben (Druck und Zug auf den Kolben 5 wird durch pneumatische Kräfte erzeugt, in den Figuren nicht dargestellt). Derselbe pneumatische Antrieb wie für den Kolben 5 der Kolbenpumpe 1 treibt auch die Erstkammerzwangssteuerungskolben 21 der Erstkammerzwangssteuerung 20 an.

Claims (11)

  1. Kolbenpumpe (1) zum Pumpen von Pumpmaterial, wobei die Kolbenpumpe (1) einen Grundkörper (2), eine Erstkammer (3), eine Zweitkammer (4) und einen relativ zum Grundkörper (2) und relativ zur Erstkammer (3) beweglichen Kolben (5) umfasst, wobei die Erstkammer (3) eine Erstkammeröffnung (10) zu einem Befüllen der Erstkammer (3) mit Pumpmaterial von ausserhalb der Kolbenpumpe (1) umfasst und die Zweitkammer (4) eine Zweitkammeröffnung (12) zu einem Befüllen der Zweitkammer (4) mit Pumpmaterial aus der Erstkammer (3) umfasst, und wobei die Kolbenpumpe (1) einen Pumpausgang (8) umfasst, aus welchem Pumpmaterial von der Zweitkammer (4) aus der Kolbenpumpe (1) auszutreten imstande ist, und die Kolbenpumpe (1) ein Zwangssteuerungselement (14, 15) zur Zwangssteuerung der Zweitkammeröffnung (12) durch den Kolben (5) umfasst, wobei in einer ersten Pumpkonfiguration die Zweitkammeröffnung (12) aufgrund des Zwangssteuerungselements (14, 15) für das Pumpmaterial undurchdringbar konfiguriert ist, und wobei in einer zweiten Pumpkonfiguration die Zweitkammeröffnung (12) aufgrund des Zwangssteuerungselements (14, 15) für das Pumpmaterial durchdringbar konfiguriert ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kolbenpumpe (1) ein formfestes, separat ausgebildetes und relativ zum Grundkörper (2) bewegliches Erstkammerelement (7) umfasst, wobei das Erstkammerelement (7) eine Erstkammeröffnung (10) umfasst und eine erste Erstkammerkonfiguration einzunehmen imstande ist, in welcher die Erstkammeröffnung (10) für das Pumpmaterial durchdringbar konfiguriert ist, sowie eine zweite Erstkammerkonfiguration einzunehmen imstande ist, in welcher die Erstkammeröffnung (10) für das Pumpmaterial undurchdringbar konfiguriert ist.
  2. Kolbenpumpe (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitkammer (4) neben der Zweitkammeröffnung (12) auch eine Zweitkammergegenöffnung (13) zu einem Befüllen der Zweitkammer (4) mit Pumpmaterial aus der Erstkammer (3) umfasst, wobei in der ersten Pumpkonfiguration die Zweitkammergegenöffnung (13) aufgrund des Zwangssteuerungselements (14, 15) für das Pumpmaterial durchdringbar konfiguriert ist, und wobei in der zweiten Pumpkonfiguration die Zweitkammeröffnung (12) aufgrund des Zwangssteuerungselements (14, 15) für das Pumpmaterial undurchdringbar konfiguriert ist.
  3. Kolbenpumpe (1) gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erstkammerelement (7) neben der Erstkammeröffnung (10) auch eine Erstkammergegenöffnung (11) zum Befüllen der Erstkammer (3) mit Pumpmaterial von ausserhalb der Kolbenpumpe (1) umfasst, wobei in der ersten Erstkammerkonfiguration die Erstkammergegenöffnung (11) für das Pumpmaterial undurchdringbar konfiguriert ist, und wobei in der zweiten Erstkammerkonfiguration die Erstkammergegenöffnung (11) für das Pumpmaterial durchdringbar konfiguriert ist.
  4. Kolbenpumpe (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (1) ein formfestes, separat ausgebildetes und relativ zur Zweitkammer (4) bewegliches Zweitverschlusselement (6) umfasst, welches aufgrund des Zwangssteuerungselements (14, 15) in der ersten Pumpkonfiguration die Zweitkammeröffnung (12) abdeckend angeordnet ist und aufgrund des Zwangssteuerungselements (14, 15) in der zweiten Pumpkonfiguration von der Zweitkammeröffnung (12) versetzt angeordnet ist.
  5. Kolbenpumpe (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) einen ersten Anschlag (16) für ein erstes Ende des Erstkammerelements (7) umfasst und einen zweiten Anschlag (17) für ein zweites, dem ersten Ende gegenüberliegend angeordnetes Ende des Erstkammerelements (7) umfasst, wobei das Erstkammerelement (7) zwischen dem ersten Anschlag (16) und dem zweiten Anschlag (17) parallel zu einer Verschiebungsbahn (9) des Kolbens (5) bewegbar ausgebildet ist, wobei insbesondere die Erstkammeröffnung (10) in einem Bereich am ersten Ende des Erstkammerelements (7) angeordnet ist und die Erstkammergegenöffnung (11) in einem Bereich am zweiten Ende des Erstkammerelements (7) angeordnet ist.
  6. Kolbenpumpe (1) gemäss den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erstkammerelement (7) sowohl in der ersten Pumpkonfiguration als auch in der zweiten Pumpkonfiguration in Kontaktschluss mit dem Zweitverschlusselement (6) oder einem mit dem Kolben (5) im Wesentlichen immer mitbewegten Teil steht.
  7. Kolbenpumpe (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstkammer (3) eine Form eines Hohlzylinders aufweist, welcher eine Verschiebungsbahn der Zweitkammer (4) mindestens teilweise umschliesst.
  8. Kolbenpumpe (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweitkammer (4) innerhalb des Kolbens (5) angeordnet ist.
  9. Kolbenpumpe (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) als Hohlzylinder ausgebildet ist, dessen Hohlraum die Zweitkammer (4) ausbildet, und insbesondere der Hohlzylinder des Kolbens (5) konzentrisch zum Hohlzylinder der Erstkammer (3) angeordnet ist.
  10. Kolbenpumpe (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Kolbenpumpe (1) eine Erstkammerzwangssteuerung (20) umfasst, welche das Erstkammerelement (7) zwangssteuert.
  11. Kolbenpumpe (1) gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (1) derart ausgebildet ist, dass ein Antrieb für den Kolben (5) der Kolbenpumpe (1) auch die Erstkammerzwangssteuerung (20) antreibt.
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