Ventillose Pumpe Die Erfindung betrifft eine ventillose Pumpe mit einem in einem Zylinder angeordneten, vorzugsweise elektromagnetisch angetriebenen, in seiner Axia'1- richtung rasch schwingenden Kolben, welcher die zu förd'ernd'e Flüssigkeit mittels eines in demselben an geordneten, im Wege der bewegten Flüssigkeit liegen den, stromabwärts vorzugsweise düsenförmigen För- derkanals in Bewegung setzt.
Bei den meisten Pumpentypen der bekannten Art wird die Förderrichtung durch Ventile bestimmt, die entweder im Rohrsystem oder in einem schwingenden Kolben angeordnet sind, wobei zumindest im letz teren Falle der Kolben einen durch ein Ventil ge steuerten Durchflusskanal aufweist. Diese Typen be sitzen die allen Ventilpumpen eigenen Nachteile, nämlich die Gefahr eines Undiehtwerdens der Ventil sitze, einer Verstopfung der Ventile bzw. eines Bru ches von hoch beanspruchten Ventilteilen usw.
Hinzu kommt noch, dass wegen der raschen Schwingung der Ventile zufolge der Massenträgheit und der geringen Stehkräfte nur solche von besonders leichter Bau art verwendbar -sind, denen an sich keine grossen Beanspruchungen zugemutet werden können, und dass der Wirkungsgrad rasch gesteuerter Ventile in folge der hohen Durchströmgeschwind@igkeiten, die eine starke Verwirbelung und damit einen Leistungs verzehr bedingen, recht ungünstig ist.
Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man bereits ventillose Pumpen mit Schwingkolben konstruiert, die mindestens einen parallel zur Kolbenachse ver laufenden Durchflusskanal aufweisen. Die Förderung wird bei diesen Pumpentypen in der Regel dadurch bewirkt, dass der Durchflusskanal eine düsenförmige, sich in der Strömungsrichtung verjüngende Gestalt besitzt; die Förderwirkung solcher Pumpen ist jedoch sehr gering und nur für wenige spezielle Zwecke ausreichend. Andere Lösungen gehen dahin, dem Kolben eine ungleichförmige, z.
B. eine rasche Vor- wärts- und eine langsame Rückwärtsbewegung aufzu zwingen, jedoch sind diese Vorschläge bisher ohne Bedeutung geblieben, insbesondere, weil eine direkte mechanische Beeinflussung des Kolbens auf kon struktive Schwierigkeiten stösst.
Erfindungsgemäss wird' eine ventillose Pumpe vor gesehen, welche mindestens eine feststehende Quer schnittsverengung des Abflussweges aufweist, die ge genüber der Austrittsöffnung des eingangs genannten Förderkanals in der Zielrichtung des aus ihm aus tretenden Flüssigkeitsstrahles liegt und deren Quer schnitt annähernd bleich gross wie der Querschnitt der Austrittsöffnung ist.
In den Figuren der Zeichnungen sind einige vor teilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung in durch die Mittelachsen der Zylinder bzw. Rohre der Pum pen geführten Schnitten gezeigt. Es zeigt Fig. 1 die Anordnung der Querschnittsverengung am einen Ende eines sich in der Strömungsrichtung erweiternden Kanals in Pumpen,
bei welchen der Zuflussweg für die Flüssigkeit durch das der Querschmttsverengung abgekehrte Ende des Zylinders gebädet ist. Die Fig. 2, 3 und 4 betreffen schematische Darstellungen von verschiedenen Pumpen, wobei aus.
Fig. 2 eine Pumpe mit einem hinten durch eine Bodenwand abgeschlos senen Zylinder und einem mit der Austrittsöffnung versehenen Kolben, und aus Fig. 3 eine Pumpe mit einem Zylinder und einer im Kolben angeordneten Austrittsöffnung ersichtlich ist.
Bei beiden, in den Fig. 2 und 3 dargestellten Pumpen erfolgt jedoch die bzw.,e'ine Flüssigkeitszufuhr von der Seite über einen ringförmigen Kanal, bei der Pumpe gemäss Fig. 3 ist überdies eine Flüssigkeitszufuhr auch von hinten vorgesehen.
Schliesslich zeigt Fig.4 eine besonders einfache Bauart einer Pumpe, welche teils in das mit der zu fördernden Flüssigkeit gefüllte Gefäss zagt und direkt seitlich mit Flüssigkeit angespeist wird und deren anderer, das nicht dargestellte Antriebs system tragender Zylinderteil aus dem Gefäss heraus ragt. Pfeile in den Figuren der Zeichnungen deuten Strömungsrichtungen der Flüssigkeit an.
Die ventillose Pumpe gemäss Fig. 1 besitzt einen rasch schwingenden, elektromagnetisch angetrie benen Kolben 11, der einen zentrischen, ,in Richtung seiner Achse verlaufenden und sich in der Strömungs richtung verengenden Förderkanal 12 aufweist.
Der Kolben 11 bewegt :sich gleitend hin und her in einem Zylinder 13 geringer Wandstärke aus nicht magneti- sierbarem, vorzugsweise isolierendem Material, durch den die magnetischen Kraftfelder irgendeines bekann ten schwingungserzeugenden, den Zylinder umfas senden Antriebssystems, das jedoch nicht dargestellt ist, auf den z. B. aus Isolierstoff bestehenden, mit einem längsgeschlitzten Eisenblechmantel 14 um gebenen Kolben 11 einwirken.
Gegenüber der Aus trittsöffnung 15 des Förderkanals 12 ist in der Zielrichtung des durch die Öffnung 15 gebildeten Flüssigkeitsstrahles nahe der vorderen Totpunktlage des Kolbens 11, der in dieser Lage dargestellt ist, eine feststehende Querschnittsverengung des Abfluss- weges angeordnet, deren Querschnitt dem Querschnitt der Austrittsöffnung 15 grössenmässig im wesent lichen gleich ist. Die Querschnittsverengung 16 wird durch ein z.
B. durch Klemmung festgehaltenes Form stück 17 aus Gummi, Kunststoff oder dergleichen gebildet, das einen zentrischen, an die Querschnitts- verengung 16 anschliessenden, sich in der Strömungs richtung erweiternden Kanal 18 enthält. Das Form stück 17 kann zur Begrenzung der Schwingung des Kolbens 11 nach der einen Seite dienen, während auf der anderen Seite des Kolbens ein Anschlag 19, der z. B. aus einem Gummiring besteht, angeordnet sein kann.
Sowohl das Formstück 17 als auch der Anschlag 19 sind zwecks Justierung der Pumpe im Zylinder 13 gegenüber dem nicht gezeichneten magnetischen Antriebssystem längsverschiebbar. Allerdings genügt es, allein den Anschlag 19 ver schiebbar zu gestalten, wenn das magnetische An triebssystem selbst gegenüber dem all'enfa'lls fest im Zylinder 13 angeordneten Formstück 17 zwecks. Ju stierung verschiebbar, jedoch für den Betrieb fixier bar ausgebildet ist.
Der Zuflussweg 33 bzw. der Abflussweg 43 münden vorzugsweise in nicht darge stellte rohrförmige Ansatzstücke.
Die Wirkungsweise einer derartigen Pumpe kann etwa folgendermassen erklärt werden: bei der Kolben bewegung in der Richtung auf das Formstück 17 wird die zwischen dem Kolben 11 und dem Formstück 17 eingeschlossene Flüssigkeit verdrängt und strömt teils durch den Kanal 18 hindurch, zum geringeren Teil jedoch wegen der Trägheit der in der Förder- richtung fliessenden Wassersäule durch den Förder- kanal 12.
Bei der Umkehr der Kolbenbewegung wird der zwischen dem Kolben 11 und dem Formstück 17 eingeschlossene Raum vergrössert. Hervorgerufen durch die Massenträgheit der durch den Zylinder 13 nachströmenden Flüssigkeitssäule und die Kolben bewegung gegen diese Strömungsrichtung tritt aus der Öffnung 15 des sich verjüngenden Förderkanals 12 ein scharfer Strahl aus, welcher in die Quer schnittsverengung 16 des Formstückes 17 zielt und das Zurückströmen von Flüssigkeit aus demselben verhindert.
Somit kommt aber zu der an sich auch allein vorhandenen, den Rückfluss hemmenden Wir kung des Förderkanals 12 die zusätzliche Sperrwir kung der Querschnittsverengung 16 während des Kolbenrücklaufes hinzu, weshalb die Förderleistung bzw. der Wirkungsgrad derartiger ventilloser Pumpen bedeutend besser ist als bei den bekannten ventillosen Pumpen.
Besonders günstige Ergebnisse liegen vor, wenn man sowohl den Förderkanal 12 als auch den Kanal 18 bei sämtlichen Ausführungsformen der erfindungsgemässen Pumpe nach strömungstechni schen Gesichtspunkten ausbildet, um überflüssige Wirbelbildungen zu vermeiden; dies wird offenbar am besten dadurch erreicht, dass man die genannten Kanäle düsenartig formt.
Mit Pumpen dieser Art, bei welchen die Flüssig keitszufuhr von hinten erfolgt, werden besonders gün stige Förderhöhen erzielt. Für den Fall jedoch, dass eher auf grosse Fördermengen Wert gelegt wird, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die zu fördernde Flüs- sigkeitseitlich zuzuführen.
Eine derartige Pumpe zeigt Fig.2; der rasch schwingende Kolben 11 trägt an seiner vo@rd'ern Stirnseite die Austrittsöffnung 15, der die Querschnittsverengung 16 gegenübersteht. An den Zylinder 13, der hinten durch die Bodenwand 26 dicht abgeschlossen ist, schliesst ein ringförmiger Zu- laufkanaf 22 an, der die Flüssigkeitszufuhr durch den korrespondierende Löcher oder Schlitze aufweisenden oder überhaupt, wie bei 24 gezeigt,
an dieser Stelle unterbrochenen Zylinder 13 in den Raum zwischen der Austrittsöffnung 15 und der Querschnittsveren- gung 16 ermöglicht. An den Zulaufkanal 22 ist ein rohrförmiges Ansatzstück 33 angeschlossen, ebenso an den Zylinder 13 das Ansatzstück 43 als Abfluss weg.
Fig. 3 stellt eine hinsichtlich der Ausbildung des ringförmigen Zubringerkanals 22 variierte Ausfüh rungsform einer erfindungsgemässen Pumpe dar. Es handelt sich hiebei um eine Kolbenpumpe, deren Kol ben 11 an seinem konisch geformten Vorderende die Austrittsöffnung 15 trägt, so dass der ringför mige Kanal 22 durch dieses Ende des Kolbens 11, den Zylinder 13 und den die Querschnittsverengung 16 aufweisenden Formteil gebildet ist.
Auch hier erfolgt der seitliche Zufluss über Rohr 33 und Loch oder Schlitz 24 in der Zylinderwand, und der Abfluss- weg wird durch den Stutzen 43 gebildet, jedoch kann eine Flüssigkeitszufuhr mittels eines abgezweig ten Schlauches oder Rohrstückes 33', das in einer Öffnung der Bodenwand 26 mündet, auch von hin ten erfolgen.
Diese Massnahme bietet den Vorteil, dass die Fördercharakteristik der Pumpe durch die Ver- stellung der in den beiden Zuführungsrohren 33 und 33' angeordneten Verstellorgane 25 wahlweise ge ändert werden kann.
Bei einer Schliessung des die hintere Zufuhr regelnden Hahnes und der Öffnung des seitlichen Hahnes wird eine grosse Flüssigkeits menge gefördert, wogegen bei der umgekehrten Hahn- Stellung eine grosse Förderhöhe mit der gleichen Pumpe erzielbar ist. Selbstverständlich sind auch Hahnstellungen möglich bzw. fallweise zweckmässig, bei welchen beide Zuflusswege mehr oder weniger geöffnet sind.
Insbesondere ist es zweckmässig, die beiden Hähne auf Verdrehung zu kuppeln, oder einen Doppelhahn vorzusehen, damit beide Hähne mit einem einzigen Handgriff im gegensätzlichen Sinne verstellbar sind.
Es ist ferner selbstverständlich, dass bei den Aus führungsbeispielen gemäss den Fig.2 und 3 sowohl die die Austrittsöffnung 15 sowie die Querschnitts verengung 16 aufweisenden Formteile als auch alle anderen im Flüssigkeitsweg angeordneten Einzelteile nach strömungstechnischen Gesichtspunkten ausge bildet sind bzw. sein können, und dass insbesondere das eine oder andere oder auch beide Formstücke zur Justierung verstellbar sein können. Schliesslich können auch die Zu- und Abflusswege 33 bzw.
43 in einer anderen als in der dargestellten Form, ausgebildet und z. B. mittels über den Zylinder 13 geschobener Mäntel gebildet sein.
In Fig. 4 ist eine ventillose Pumpe mit direkter seitlicher Zuführung der zu fördernden Flüssigkeit dargestellt. Die Anord'nu'ng eines ringförmigen Zu bringerkanals erübrigt sich hierbei, da der die Zu flussöffnungen 24 tragende Teil des Zylinders 13 in den mit Flüssigkeit angefüllten Raum 28 ragt. Die ser ist durch. eine Wand 29 vom übrigen Teil des Pumpenzylinders 13, der den Kolben sowie die nicht dargestellte Antriebsvorrichtung trägt, dicht abge schlossen. Der dichte Abschluss wird z.
B. durch die Schraubenmutter 30 und" den Dichtungsring 31 be wirkt, der gegen den Bund 32 des Zylinders 11 ge presst ist. Der Pumpenzylinder ist hinten durch die Bodenwand 26 abgeschlossen. Der länglich ausgebil dete Kolben 11 trägt den Eisenmantel 14 für den Antrieb und weist in seinem vorderen Teil hinter der Austrittsöffnung 15 Schlitze 27 auf, die mit den Löchern 24 in der Wand des Zylinders 11 korrespon dieren und den Zutritt der Flüssigkeit aus dem Raume 28 durch die Löcher 24 in den Förderkanal 12 ermöglichen. Um eine lange Geradführung des Kolbens 11 zu erübrigen,
ist hiebei sein äusserer Durchmesser im Bereiche der Öffnungen 27 bzw. 24 geringer gehalten als der innere Durchmesser des Zylinders 13, so d'ass auch im Fal@fe einer rela tiven Verdrehung der Öffnungen 24 und 27 zuein- ander ein Weg für dir Flüssigkeit offensteht. Die übrigen Teile der Pumpe sind entsprechend dem in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
Naturgemäss können gegenüber den gezeigten Ausführungsbeispielen von Pumpen, die wegen ihres ventillosen Aufbaues besonders einfach, wenig stör- anfällig und billig sowie zum Gebrauche in Spring- brunnen, zur Förderung von Kühlmitteln, Säuren, ferner in Getränkeautomaten sowie für Reklame- zwecke, Aquarien usw.
geeignet sind, auch andere Konstruktionsvarianten benützt werden, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird.