WO1997037129A1 - Pumpe für flüssigkeiten - Google Patents

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WO1997037129A1
WO1997037129A1 PCT/DE1997/000644 DE9700644W WO9737129A1 WO 1997037129 A1 WO1997037129 A1 WO 1997037129A1 DE 9700644 W DE9700644 W DE 9700644W WO 9737129 A1 WO9737129 A1 WO 9737129A1
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chamber
pump
piston
liquid
cylinder
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PCT/DE1997/000644
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English (en)
French (fr)
Inventor
Waldemar Reimann
Bernd Reimann
Original Assignee
Waldemar Reimann
Bernd Reimann
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Application filed by Waldemar Reimann, Bernd Reimann filed Critical Waldemar Reimann
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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
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/05—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by internal-combustion engines
    • 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
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/0008—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using accumulators
    • F04B11/0016—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using accumulators with a fluid spring

Definitions

  • the invention relates to a pump for liquids with a first chamber for a liquid, which has a sealed, movable main piston, a closable liquid inflow and an openable opening.
  • Such pumps for liquids usually have closable
  • Liquid inflow a check valve that allows an inflow of liquid into the
  • Chamber allows and as an opening that is open to resistance, a further check valve that allows the liquid to drain out of the chamber.
  • the main piston is usually driven by an internal combustion engine, with a flywheel ensuring that the main piston pressed into the chamber is pulled out of the chamber.
  • Such pumps have the disadvantage, however, that on the one hand the pumped liquid is subject to strong pressure fluctuations and on the other hand a flywheel or a complex construction is required in order to convey the main piston out of the chamber again during the suction process.
  • a generic pump is known from EP 0093732 B1.
  • an auxiliary motor actuates the valves between the hydraulic cylinder and a pressure accumulator or a storage container. Since this happens at a fixed frequency, the spring-loaded piston of the Internal combustion engine excited to a forced synchronous vibration. It is not possible to regulate the output of the motor by frequency variation with this pump and an energy-consuming auxiliary device for the valve control is required.
  • the invention has for its object to develop a pump of the type mentioned so that the pressure fluctuation at the liquid outlet is reduced and the main piston is pressed out of the chamber at the right moment.
  • This object is achieved in a generic pump with a second chamber for liquid, which can be brought into fluid communication with the first chamber via the open opening and has a liquid outflow, and a third chamber for a gas which has a secondary piston with the second chamber in Connection is established, the opening by means of the secondary piston is evident.
  • the combination of the second and third chambers serves as a pressure air vessel, the secondary piston arranged between the chambers causing an opening between the first and second chambers when the pump is operated at a moment in which the second chamber is emptied to a minimum volume and Pressure in the third chamber is still high enough to push the main piston out of the first chamber. It is therefore sufficient for the main piston to be driven by a device which is only suitable for pushing the piston into the first chamber.
  • the pump according to the invention takes over the return of the piston.
  • the pump according to the invention thus easily solves two problems which have long been known in the prior art. The masses, distances, pressures and volumes are to be matched to the intended drive and the consumer used, with a precise match allowing optimum efficiencies.
  • the closable liquid inflow has a check valve. This ensures a timely closure of the inflow when the pressure in the first chamber rises above the pressure of the inflow and the resistance of the valve.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the main piston is connected directly to a cylinder in which combustion is carried out. This leads to the fact that the energy introduced into the first chamber by the main piston is temporarily stored in the third chamber and can be used at least in part to displace the main piston from the first chamber. Since the displacement of the main piston from the first chamber effects the compression in the cylinder, the pump according to the invention replaces the flywheel usually required in such engines or the arrangement of several cylinders working on a crankshaft. The pump, including the internal combustion engine, can thus be constructed in a very compact and simple manner.
  • the separation of the cylinder from the consumer allows the combustion to take place under constant conditions and also enables a precise coordination between the parameters of the internal combustion engine and the parameters of the rest of the pump. Masses, path lengths and volumes must be optimized under these parameters in order to maximize the efficiency of the pump. It is particularly advantageous if the cylinder has an axially displaceable cylinder head. As a result, the power of the internal combustion engine can be adapted to the parameters of the remaining pump and the power required on the liquid side via the variable compression volume.
  • a special embodiment of the invention provides that the cylinder of the internal combustion engine is connected to another main piston of another corresponding pump. This allows the pump to be divided into two pump parts, which can either work in phase or offset from one another.
  • this increases the performance of the pump and, on the other hand, its synchronization.
  • the apparent opening between the first and second chambers preferably has a spring-loaded device.
  • This spring can be matched to a special operating behavior of the pump or can also be designed to be adjustable such that the resistance exerted by it is variable.
  • the liquid drain has a check valve. This ensures that a pressure increase possibly occurring behind this check valve does not lead to a fluid flow back into the second chamber. In addition, this check valve prevents the liquid from flowing back when the pressure in the second chamber drops.
  • a single piston can be used, which with a single third chamber cooperates.
  • the design of the secondary piston as an annular piston and in particular the arrangement of the annular piston concentric with the main piston are particularly advantageous. This creates a compact structure of the
  • One embodiment of the invention provides that the secondary piston is connected via a rotatably mounted lever arm to a seal which apparently closes the opening.
  • the provision of such a lever arm allows the path covered by the secondary piston to be adapted to the force required to open the seal and allows the chamber volumes to be varied over large areas.
  • a further embodiment of the invention provides that the secondary piston is connected to a seal which apparently closes the opening and the first chamber has a closable, second liquid drain.
  • This configuration has the advantage that the pressure under which the liquid flows out can be varied independently of the pressure in the third chamber.
  • FIG. 1 shows a section through a pump according to the invention
  • FIG. 2 shows a section through an alternative pump
  • FIG. 3 shows a section through a third pump alternative which interacts with a second pump via a cylinder of an internal combustion engine
  • FIG. 4 the compression phase
  • FIG. 5 the expansion phase
  • FIG. 7 the energy delivery phase
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of a combustion cylinder with a large compression volume
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a combustion cylinder with a small compression volume
  • Figure 10 is a schematic representation of an axially displaceable
  • Figure 11 is a schematic representation of an additional valve on the cylinder head
  • FIG. 12 possible cross sections through a pump according to FIG. 1
  • the pump 1 shown in FIG. 1 has in its center a first chamber 2 for a liquid 3.
  • This liquid 3 passes from a liquid reservoir (not shown) into the first chamber 2 via a closable liquid inflow 4, which in the present case is a check valve.
  • the liquid is preferably a hydraulic oil.
  • the cylindrical first chamber 2 has an opening 5 on its upper side, through which a main piston 7 sealed by means of a seal 6 can be inserted into the chamber 2.
  • the chamber 2 On the side of the chamber 2 opposite the opening 5, the chamber 2 has a likewise concentric opening 8 which can be sealed by means of a seal 9 designed as a plate. This plate 9 is pressed against the opening 8 by a spring 10.
  • a second chamber 11 which also extends coaxially to the chamber 2 and has a liquid drain 12.
  • an annular piston 13 extends around the chamber 2, which acts as a secondary piston and can be moved up and down along the chamber 2. This annular piston 13 is connected on one side to the liquid in the second chamber 11 and on the other side to a gas 15 in a third chamber 14.
  • All chambers 2, 11, 14 are arranged closely together within a metal block 16 such that the third chamber 14 extends around the first chamber 2 and the second chamber 11 is arranged essentially below the first chamber 2.
  • the main piston 7, secondary piston 13 and plate 9 can be moved up and down on one axis, the secondary piston 13 having ring seals 17 and the plate 9 sealing against the first chamber 2 by means of a plate seal 18.
  • the piston 7 is connected to a partial piston of an internal combustion engine, which is not shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 an alternative embodiment of the pump is shown and the corresponding parts are labeled with the corresponding reference numerals.
  • the pump according to FIG. 2 also has a central first chamber 2, under which the second chamber 11 is located.
  • the third chamber 14 is arranged below the second chamber 11, and the secondary piston 13 acts on the plate 9 via a lever device 19, so that when the secondary piston 13 moves upwards, the plate 9 is lifted from the opening 8 by the first chamber 2.
  • liquid drain 12 is arranged on the central axis of the pump coaxial to the third chamber 14.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the pump, which externally largely corresponds to the first embodiment according to FIG. 1.
  • the annular piston 13 is fixedly connected to the plate 9 and the first chamber 2 has a closable second liquid drain 20.
  • This second liquid drain contains a check valve which allows a flow of liquid from the first chamber 2 into a working pressure accumulator 21 arranged behind the drain 20.
  • This working pressure accumulator 21 has a further check valve 22, through which liquid can be removed from the working pressure accumulator.
  • FIG. 3 also shows a cylinder 23 of a schematically indicated internal combustion engine, which cooperates with two pistons 24, 25. These pistons 24, 25 are each firmly connected to the main pistons 7 and 7 'of two pumps 1 and 1', respectively.
  • FIG. 1 The use of the pump is further explained using the example of the pump according to FIG. 1 below with reference to FIGS. 4 to 7.
  • Figures 4 to 7 each consist of three diagrams arranged one below the other, each of which describes the beginning, a middle position and the end of a special phase.
  • Each diagram again consists of a schematic representation of the valve positions of the pump and a section through the three chambers with the pistons arranged therein.
  • the secondary piston 13 At the end of the compression phase, the secondary piston 13 is in its lowermost position and the main piston 7 in its uppermost position.
  • the fuel gas mixture is ignited in cylinder 23 of the internal combustion engine, and thereby the main piston 7 is pressed into the chamber 2. Liquid passes through the opening 8 into the second chamber 11 and the increased pressure in the first chamber 2 and the second chamber 11 leads to a lifting of the secondary piston 13 and thus to a compression of the gas 15 in the third chamber 14.
  • the main piston 7 At the end of the expansion phase, the main piston 7 is in its lowest position and the secondary piston 13 in its highest position. Since in this position no more liquid flows from the first chamber 2 into the second chamber 11, the spring 10 closes the chamber 2 by means of the plate 9.
  • FIG. 6 shows the recirculation phase in which the main piston 7 is pressed out of the chamber 2 with liquid when the chamber 2 is closed, by pushing liquid through the liquid inflow 4 into the chamber 2 with a slight overpressure.
  • the main piston 7 is in a middle position of the starting position for the compression phase.
  • Figure 7 shows the phase of energy delivery, which can also overlap with the previously mentioned phases.
  • the gas pressure in the third chamber 14 presses the secondary piston 13 down, which thereby pushes out the liquid in the second chamber '3 through the liquid outlet 12 from the pump.
  • the annular piston 13 touches the plate 9, and a further outflow of liquid 3 from the second chamber 11 leads to the processes described in the first phase.
  • FIGS. 8 and 9 show a cylinder 23 of an internal combustion engine in which the end 24 opposite the main piston 7 is guided as a piston.
  • the individual representations in FIGS. 8 and 9 each show the 4 phases of compression, expansion, recirculation and energy delivery.
  • the compression volume changes, and the piston guides shown show the wide range in which the compression volume can be varied by variable return of the piston.
  • FIG. 10 Another possibility for changing the compression volume is shown in FIG. 10.
  • the position of a cylinder head 28 within the cylinder 23 is varied in order to vary the compression volume 29 located between the piston 24 and the cylinder head.
  • the pump according to the invention functions without a flywheel, the required hydraulic fluid volume is made available with each individual stroke of the main piston 7 or the piston 24. The pump then stops so that it can only be started when new hydraulic fluid is required. In order to start the pumps according to FIGS. 1 and 2, sufficient hydraulic fluid must be removed from the second chamber 11 that the secondary piston 13 lifts the plate 9 in order to initiate the compression phase.
  • FIG. 11 shows a possibility of bringing the piston 24 and thus the haptic piston 7 into a desired position by external energy. This is necessary, for example, to start up the pump.
  • Dabi is fed into the cylinder 23 by means of a three-way valve 30 at the fuel gas mixture inlet of the cylinder 23 as an alternative to the fuel gas mixture in order to move the piston 24 into a desired position.
  • FIG. 12 ultimately shows a cross section through various embodiments of a pump according to FIG. 1. The figures clearly show that in the block 16, in the middle of which the first chamber 2 is located, smaller round individual pistons 31 to 34 move in 4 cylindrical third chambers as secondary pistons can.
  • an annular piston 13 is provided around the first chamber 2 and moves in an annular third chamber 14.

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Abstract

Die Pumpe weist drei Kammern auf, von denen zwei mit Hydrauliköl gefüllte Kammern über eine öffenbare Platte miteinander verbunden sind. Die dritte Kammer ist gasgefüllt und durch einen Nebenkolben verschlossen. Dieser Nebenkolben wandert bei abfließendem Hydrauliköl in der zweiten Kammer zu einer die erste Kammer verschließenden Öffnung und öffnet diese. Die Pumpe eignet sich vor allem zur Kombination mit einem Freiflugkolben einer Verbrennungskraftmaschine und erspart aufwendige Regelungseinrichtungen.

Description

Pumpe für Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Pumpe für Flüssigkeiten mit einer ersten Kammer für eine Flüssigkeit, die einen abgedichtet, bewegbaren Hauptkolben, einen verschließbaren Flüssigkeitszufluß und eine offenbare Öffnung aufweist.
Derartige Pumpen für Flüssigkeiten haben meist als verschließbaren
Flüssigkeitszufluß ein Rückschlagventil, das einen Zufluß der Flüssigkeit in die
Kammer erlaubt und als gegen einen Widerstand offenbare Öffnung ein weiteres Rückschlagventil, das einen Abfluß der Flüssigkeit aus der Kammer ermöglicht.
Wenn der Hauptkolben aus der Kammer herausgezogen wird, entsteht ein Unterdruck in der Kammer, wodurch Flüssigkeit in die Kammer nachfließt und wenn der Hauptkolben in die Kammer hineingedrückt wird, entsteht ein Überdruck, der nur aus dem gegen einen kleinen Widerstand offenbaren Auslaßventil aus der Kammer entweicht.
Der Hauptkolben wird meist über einen Verbrennungsmotor angetrieben, wobei ein Schwungrad dafür sorgt, daß der in die Kammer gepreßte Hauptkolben wieder aus der Kammer herausgezogen wird.
Derartige Pumpen haben jedoch den Nachteil, daß einerseits die gepumpte Flüssigkeit starken Druckschwankungen unterliegt und andererseits ein Schwungrad oder eine aufwendige Konstruktion benötigt wird, um den Hauptkolben während des Einsaugvorgangs wieder aus der Kammer herauszubefördern.
Eine gattungsgemäße Pumpe ist aus der EP 0093732 Bl bekannt. Bei der dort beschriebenen Pumpe betätigt ein Hilfsmotor die Ventile zwischen dem Hydraulikzylinder und einem Druckspeicher bzw. einem Vorratsbehalter. Da dies mit einer feste Frequenz geschieht, wird der federnd gelagerte Kolben des Verbrennungsmotors zu einer erzwungenen synchronen Schwingung angeregt. Eine Leistungsregelung des Motors durch Frequenzvariation ist bei dieser Pumpe nicht möglich und es wird eine energieverbrauchende Hilfseinrichtung für die Ventilsteuerung benötigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der eingangs erwähnten Art so weiterzuentwickeln, daß die Druckschwankung am Flüssigkeitsauslaß reduziert wird und der Hauptkolben im richtigen Moment aus der Kammer herausgedrückt wird.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Pumpe mit einer zweiten Kammer für Flüssigkeit gelöst, die über die offenbare Öffnung mit der ersten Kammer in Flüssigkeitsverbindung bringbar ist und einen Flüssigkeitsabfluß aufweist, und eine dritte Kammer für ein Gas, die über einen Nebenkolben mit der zweiten Kammer in Verbindung steht, wobei die Öffnung mittels des Nebenkolbens offenbar ist.
Bei einer derartigen Pumpe dient die Kombination aus zweiter und dritter Kammer als Druckwindkessel, wobei der zwischen den Kammern angeordnete Nebenkolben beim Betreiben der Pumpe eine Öffnung zwischen erster und zweiter Kammer in einem Moment bewirkt, in dem die zweite Kammer auf ein Minimalvolumen entleert ist und der Druck in der dritten Kammer noch hoch genug ist, um den Hauptkolben aus der ersten Kammer heraus zu drücken. Dadurch genügt es, wenn der Hauptkolben von einer Vorrichtung angetrieben wird, die nur dazu geeignet ist, den Kolben in die erste Kammer hineinzudrücken. Die Rückführung des Kolbens übernimmt die erfindungsgemäße Pumpe. Die erfindungsgemäße Pumpe löst somit auf einfache Art und Weise zwei im Stand der Technik seit langem bekannte Probleme. Die Massen, Wege, Drücke und Volumina sind hierbei auf den vorgesehenen Antrieb und den eingesetzten Verbraucher abzustimmen, wobei eine genaue Abstimmung optimale Wirkungsgrade erlaubt.
Vorteilhaft ist es, wenn der verschließbare Flüssigkeitszufluß ein Rückschlagventil aufweist. Dies sichert einen rechtzeitigen Verschluß des Zuflusses wenn in der ersten Kammer der Druck über den Druck des Zuflusses und den Widerstand des Ventils steigt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Hauptkolben direkt mit einem Zylinder in Verbindung steht, in dem eine Verbrennung durchgeführt ist. Dies führt dazu, daß der während der Expansionsphase in die erste Kammer durch den Hauptkolben eingebrachte Energie in der dritten Kammer zwischengespeichert wird und zumindest zum Teil zur Verdrängung des Hauptkolbens aus der ersten Kammer verwendbar ist. Da die Verdrängung des Hauptkolbens aus der ersten Kammer die Kompression im Zylinder bewirkt, ersetzt die erfindungsgemaße Pumpe das üblicherweise bei derartigen Motoren notwendige Schwungrad oder die Anordnung mehrerer, auf eine Kurbelwelle arbeitender Zylinder . Die Pu mpe kan n somit i nclusive Verbrennungskraftmaschine sehr kompakt und einfach aufgebaut werden.
Die Trennung des Zylinders vom Verbraucher erlaubt es, die Verbrennung unter konstanten Bedingungen ablaufen zu lassen und ermöglicht außerdem eine genaue Abstimmung zwischen den Parametern der Verbrennungskraftmaschine und den Parametern der restlichen Pumpe. Unter diesen Parametern sind vor allem Massen, Weglängen und Volumina zu optimieren, um den Wirkungsgrad der Pumpe zu maximieren. Besonders vorteilhalft ist es, wenn der Zylinder einen axial verschiebbaren Zylinderkopf aufweist . Dadurch kan n die Leistung der Verbrennungskraftmaschine über das veränderbare Kompressionsvolumen an die Parameter der restlichen Pumpe und die benötigte Leistung auf der Flüssigkeitsseite angepaßt werden.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Zylinder der Verbrennungskraftmaschine mit einem weiteren Hauptkolben einer weiteren entsprechenden Pumpe in Verbindung steht. Dies erlaubt die Aufteilung der Pumpe in zwei Pumpenteile, die entweder gleichphasig oder versetzt zueinander arbeiten können.
Dadurch wird einerseits die Leistung der Pumpe und andererseits ihr Gleichlauf weiter erhöht.
Die offenbare Öffnung zwischen erster und zweiter Kammer weist vorzugsweise eine federbelastete Einrichtung auf. Diese Feder kann auf ein spezielles Betriebsverhalten der Pumpe abgestimmt sein oder auch derart einstellbar ausgeführt sein, daß der von ihr ausgeübte Widerstand variabel ist.
Vorteilhaft ist es, wenn der Flüssigkeitsabfluß ein Rückschlagventil aufweist. Dadurch wird sichergestellt, daß eine möglicherweise hinter diesem Rückschlagventil entstehende Druckerhöhung nicht zu einem Fluidfluß zurück in die zweite Kammer führt. Außerdem behindert dieses Rückschlagventil bei einem Absinken des Druckes in der zweiten Kammer ein Zurückströmen der Flüssigkeit.
Als Nebenkolben kann ein einzelner Kolben eingesetzt werden, der mit einer einzigen dritten Kammer zusammenwirkt. Andererseits können aber auch mehrere Nebenkolben verwendet werden, die die zweite Kammer mit einer oder mehreren dritten Kammern verbindet. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Ausbildung des Nebenkolbens als Ringkolben und insbesondere die Anordnung des Ringkolbens konzentrisch zum Hauptkolben. Dadurch entsteht ein kompakter Aufbau der
Pumpe und eine gleichmäßige Verteilung der bei der Bewegung der Teile entstehenden Kräfte.
Eine Ausgestaltungsform der Erfindung sieht vor, daß der Nebenkolben über einen drehbar gelagerten Hebelarm mit einer Abdichtung verbunden ist, die die Öffnung offenbar verschließt. Das Vorsehen eines derartigen Hebelarms erlaubt eine Anpassung des vom Nebenkolben zurückgelegten Weges an die zur Öffnung der Abdichtung benötigte Kraft und erlaubt eine Variation der Kammervolumina in großen Bereichen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Nebenkolben mit einer Abdichtung verbunden ist, die die Öffnung offenbar verschließt, und die erste Kammer einen verschließbaren, zweiten Flüssigkeitsabfluß aufweist.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der Druck unter dem die Flüssigkeit abfließt, unabhängig vom Druck in der dritten Kammer variierbar ist.
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und diese werden im folgenden näher beschrieben:
Es zeigt,
Figur 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe, Figur 2 einen Schnitt durch eine alternative Pumpe,
Figur 3 einen Schnitt durch eine dritte Pumpenalternative, die mit einer zweiten Pumpe über einen Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine zusammenwirkt,
Figur 4 die Kompressionsphase,
Figur 5 die Expansionsphase,
Figur 6 die Rückführung,
Figur 7 die Energieabgabephase,
Figur 8 eine schematische Darstellung eines Verbrennungszylinders mit großem Kompressionsvolumen,
Figur 9 eine schematische Darstellung eines Verbrennungszylinders mit kleinem Kompressionsvolumen,
Figur 10 eine schematische Darstellung eines axial verschiebbaren
Zylinderkopfes,
Figur 11 eine schematische Darstellung eines Zusatzventils am Zylinderkopf und
Figur 12 mögliche Querschnitte durch eine Pumpe gemäß Figur 1 Die in der Figur 1 gezeigte Pumpe 1 hat in ihrer Mitte eine erste Kammer 2 für eine Flüssigkeit 3. Diese Flüssigkeit 3 gelangt über einen verschließbaren Flüssigkeitszufluß 4, der im vorliegendem Fall ein Rückschlagventil ist, von einem nicht gezeigten Flüssigkeitsreservoir in die erste Kammer 2. Die Flüssigkeit ist vorzugsweise ein Hydrauliköl. Die zylinderförmige erste Kammer 2 weist an ihrer oberen Seite eine Öffnung 5 auf, über die ein mittels einer Dichtung 6 abgedichteter Hauptkolben 7 in die Kammer 2 einführbar ist. Auf der der Öffnung 5 gegenüberliegende Seite der Kammer 2 weist die Kammer 2 eine ebenfalls konzentrische Öffnung 8 auf, die mittels einer als Platte ausgebildeten Abdichtung 9 abdichtbar ist. Diese Platte 9 wird über eine Feder 10 gegen die Öffnung 8 gedrückt.
Auf der anderen Seite der Platte 9 befindet sich eine sich ebenfalls koaxial zur Kammer 2 erstreckende zweite Kammer 11 , die einen Flüssigkeitsabfluß 12 aufweist. Koaxial zur Kammer 2 erstreckt sich um die Kammer 2 herum ein Ringkolben 13, der als Nebenkolben wirkt und längs der Kammer 2 auf und ab bewegbar ist. Dieser Ringkolben 13 steht auf seiner einen Seite mit der in der zweiten Kammer 11 befindlichen Flüssigkeit in Verbindung und auf seiner anderen Seite mit einem in einer dritten Kammer 14 befindlichen Gas 15.
Alle Kammern 2, 11 , 14 sind innerhalb eines Metallblocks 16 eng beieinanderliegend so angeordnet, daß sich die dritte Kammer 14 um die erste Kammer 2 herum erstreckt und die zweite Kammer 1 1 im wesentlichen unterhalb der ersten Kammer 2 angeordnet ist.
Hauptkolben 7, Nebenkolben 13 und Platte 9 sind auf einer Achse auf und ab bewegbar, wobei der Nebenkolben 13 Ringdichtungen 17 aufweist und die Platte 9 mittels einer Plattendichtung 18 gegen die erste Kammer 2 abdichtet. Der Kolben 7 ist mit einem Teilkolben einer Verbrennungskraftmaschine verbunden, die in Figur 1 nicht eingezeichnet ist.
In Figur 2 ist eine alternative Ausführungsform der Pumpe dargestellt und die entsprechenden Teile sind mit den entsprechenden Bezugsziffern beschriftet. Die Pumpe nach Figur 2 hat ebenfalls eine zentrale erste Kammer 2, unter der sich die zweite Kammer 11 befindet. Die dritte Kammer 14 ist jedoch unterhalb der zweiten Kammer 11 angeordnet, und der Nebenkolben 13 wirkt über eine Hebelvorrichtung 19 auf die Platte 9, so daß bei einer Aufwärtsbewegung des Nebenkolbens 13 die Platte 9 von der Öffnung 8 von der ersten Kammer 2 abgehoben wird.
Außerdem ist der Flüssigkeitsabfluß 12 auf der Mittelachse der Pumpe koaxial zur dritten Kammer 14 angeordnet.
Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Pumpe, die äußerlich weitgehend der ersten Ausführungsform nach Figur 1 entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch der Ringkolben 13 fest mit der Platte 9 verbunden und die erste Kammer 2 weist einen verschließbaren zweiten Flüssigkeitsabfluß 20 auf. Dieser zweite Flüssigkeitsabfluß enthält ein Rückschlagventil, das einen Fluß von Flüssigkeit aus der ersten Kammer 2 in einen hinter dem Abfluß 20 angeordneten Arbeitsdruckspeicher 21 erlaubt. Dieser Arbeitsdruckspeicher 21 weist ein weiteres Rückschlagventil 22 auf, durch das Flüssigkeit aus dem Arbeitsdruckspeicher entnehmbar ist.
Bei dieser Ausführungsform weist der Flüssigkeitsabfluß 12 aus der zweiten Kammer 11 ein Absperrventil auf, das zum Einleiten der Kompressionsphase geöffnet wird. Außerdem zeigt die Figur 3 einen Zylinder 23 einer schematisch angedeuteten Verbrennungskraftmaschine, der mit zwei Kolben 24, 25 zusammenwirkt. Diese Kolben 24, 25 sind jeweils fest verbunden mit den Hauptkolben 7 bzw. 7' zweier Pumpen 1 bzw. 1 ' .
Der Einsatz der Pumpe wird am Beispiel der Pumpe nach Figur 1 im folgenden anhand der Figuren 4 bis 7 weiter erläutert. Die Figuren 4 bis 7 bestehen jeweils aus drei untereinander angeordneten Diagrammen, die jeweils den Beginn, eine Mittelstellung und das Ende einer speziellen Phase beschreiben. Jedes Diagramm besteht wieder aus einer schematischen Darstellung der Ventilstellungen der Pumpe und einem Schnitt durch die drei Kammern mit den darin angeordneten Kolben.
Am Anfang der in Figur 4 dargestellten Kompressionsphase liegt der Nebenkolben 13 auf der Platte 9 auf und der Hauptkolben 7 befindet sich in einer mittleren Stellung. Bei weiterer Flüssigkeitsentnahme über den Flüssigkeitsabfluß
12 wird durch den Druck des Gases in der dritten Kammer 14 der Nebenkolben
13 weiter nach unten bewegt, so daß er die Platte 9 nach unten bewegt. Die erste Kammer 2 und die zweite Kammer 1 1 sind dann durch die Öffnung 8 verbunden. Der Druck in der dritten Kammer 14 ist jedoch so hoch, daß der Hauptkolben 7 so nach oben gedrückt wird, daß im Zylinder 23 der Verbrennungskraftmaschine ein Brennstoffgasgemisch komprimiert wird.
Am Ende der Kompressionsphase befindet sich der Nebenkolben 13 in seiner untersten und der Hauptkolben 7 in seiner obersten Position.
Am Anfang der Expansionsphase wird im Zylinder 23 der Verbrennungskraftmaschine das Brennstoffgasgemisch gezündet, und dadurch wird der Hauptkolben 7 in die Kammer 2 hineingedrückt. Dabei gelangt durch die Öffnung 8 Flüssigkeit in die zweite Kammer 11 und der erhöhte Druck in der ersten Kammer 2 und der zweiten Kammer 11 führt zu einem Anheben des Nebenkolbens 13 und somit zu einer Kompression des Gases 15 in der dritten Kammer 14.
Am Ende der Expansionsphase ist der Hauptkolben 7 in seiner tiefsten Position und der Nebenkolben 13 in seiner höchsten Lage. Da in dieser Position keine Flüssigkeit mehr aus der ersten Kammer 2 in die zweite Kammer 11 fließt, verschließt die Feder 10 mittels der Platte 9 die Kammer 2.
Die Figur 6 zeigt die Rückführungsphase in der der Hauptkolben 7 bei geschlossener Kammer 2 mit Flüssigkeit aus der Kammer 2 herausgedrückt wird, indem mit einem geringen Überdruck Flüssigkeit durch den Flüssigkeitszufluß 4 in die Kammer 2 gedrückt wird. Am Ende der Rückführungsphase ist der Hauptkolben 7 in einer mittleren Stellung der Startstellung für die Kompressionsphase.
Figur 7 zeigt die Phase der Energieabgabe, die sich auch mit den vorher erwähnten Phasen überschneiden kann. Bei der Energieabgabe ist der Flüssigkeitsabfluß 12 geöffnet, und der Gasdruck in der dritten Kammer 14 drückt den Nebenkolben 13 herunter, der dabei die in der zweiten Kammer befindliche Flüssigkeit ' 3 durch den Flüssigkeitsabfluß 12 aus der Pumpe herausdrückt. Am Ende der Energieabgabephase berührt der Ringkolben 13 die Platte 9, und ein weiterer Abfluß von Flüssigkeit 3 aus der zweiten Kammer 11 leitet über zu den in der ersten Phase beschriebenen Vorgängen.
Die Figuren 8 und 9 zeigen einen Zylinder 23 einer Verbrennungskraftmaschine in dem das dem Hauptkolben 7 gegenüberliegende Ende 24 als Kolben geführt ist. Die einzelnen Darstellungen in den Figuren 8 und 9 zeigen jeweils die 4 Phasen Kompression, Expansion, Rückführung und Energieabgabe. Je nachdem wie weit der Kolben 24 in den Zylinder 23 hineingeführt wird, verändert sich das Kompressionsvolumen, und die dargestellten Kolbenführungen zeigen in welchem weiten Bereich das Kompressionsvolumen durch veränderliche Rückführung des Kolbens variiert werden kann.
Eine andere Möglichkeit, das Kompressionsvolumen zu verändern zeigt Figur 10. Hier wird die Position eines Zylinderkopfes 28 innerhalb des Zylinders 23 variiert, um das zwischen dem Kolben 24 und dem Zylinderkopf befindliche Kompressionsvolumen 29 zu variieren.
Da die erfindungsgemäße Pumpe ohne Schwungrad funktioniert, wird mit jedem einzelnen Hub des Hauptkolbens 7 bzw. des Kolbens 24 das benötigte Hydraulikflüssigkeitsvolumen zur Verfügung gestellt. Danach steht die Pumpe still, um immer nur dann in Bewegung gesetzt zu werden, wenn neue Hydraulikflüssigkeit benötigt wird. Um die Pumpen nach den Figuren 1 und 2 zu starten, muß soviel Hydraulikflüssigkeit aus der zweiten Kammer 11 entnommen werden, daß der Nebenkolben 13 die Platte 9 abhebt, um die Kompressionsphase einzuleiten.
Die Figur 11 zeit eine Möglichkeit den Kolben 24 und damit den Haptkolben 7 durch Fremdenergie in eine gewünschte Position zu bringen. Die ist z.B. zur Inbetriebnahme der Pumpe nötig. Dabi wird mittels eines Drei-Wege- Ventils 30 am Brennstoffgasgemisch-Einlaß des Zylinders 23 alternativ zum Brennstoffgasgemisch Druckluft in den Zylinder 23 gefördert, um den Kolben 24 in eine gewünschte Position zu bewegen. Figur 12 zeigt letztlich einen Querschnitt durch verschiedene Ausführungsformen einer Pumpe nach Figur 1. Die Figuren zeigen deutlich, daß in dem Block 16, in dessen Mitte sich die erste Kammer 2 befindet sich als Nebenkolben kleinere runde Einzelkolben 31 bis 34 in 4 zylinderförmigen dritten Kammern bewegen können. Alternativ dazu ist, wie vorher beschrieben, um die erste Kammer 2 ein Ringkolben 13 vorgesehen, der sich in einer ringförmigen dritten Kammer 14 bewegt.

Claims

Patentansprüche
Pumpe für Flüssigkeiten mit einer ersten Kammer (2) für eine Flüssigkeit (3), die einen abgedichtet bewegbaren Hauptkolben (7), einen verschließbaren
Flüssigkeitszufluß (4) und eine offenbare Öffnung (8) aufweist, gekennzeichnet durch eine zweite Kammer (11) für Flüssigkeit (3), die über die offenbare Öffnung (8) mit der ersten Kammer (2) in
Flüssigkeitsverbindung bringbar ist und einen Flüssigkeitsabfluß
(12) aufweist, und eine dritte Kammer (14) für ein Gas (15), die über einen Nebenkolben (13) mit der zweiten Kammer (1 1) in
Verbindung steht, wobei die Öffnung (8) mittels des Nebenkolbens (13) offenbar ist.
2. Pumpe für Flüssigkeiten nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszufluß (4) ein Rückschlagventil aufweist.
3. Pumpe für Flüssigkeiten nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkolben (7) direkt mit einem Zylinder (23), in dem eine Verbrennung durchführbar ist, in Verbindung steht.
4. Pumpe für Flüssigkeiten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (23) einen axial verschiebbaren Zylinderkopf (28) aufweist.
5. Pumpe für Flüssigkeiten nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (23) der Verbrennungskraftmaschine mit einem weiteren Hauptkolben (7'), einer weiteren entsprechenden Pumpe in Verbindung steht.
6. Pumpe für Flüssigkeiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabfluß (12) ein Rückschlagventil aufweist.
7. Pumpe für Flüssigkeiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkolben (13) ein Ringkolben ist.
8. Pumpe für Flüssigkeiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkolben (13) über einen drehbar gelagerten Hebelarm (19) mit einer Abdichtung (18) verbunden ist, die die Öffnung (8) offenbar verschließt.
9. Pumpe für Flüssigkeiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkolben (13) mit einer Abdichtung (9) verbunden ist, die die Öffnung (8) offenbar verschließt, und die erste Kammer (2) einen verschließbaren, zweiten Flüssigkeitsabfluß (20) aufweist.
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