[go: up one dir, main page]

WO1995026469A9 - Pulsationsarme hubkolbenpumpe - Google Patents

Pulsationsarme hubkolbenpumpe

Info

Publication number
WO1995026469A9
WO1995026469A9 PCT/EP1995/001093 EP9501093W WO9526469A9 WO 1995026469 A9 WO1995026469 A9 WO 1995026469A9 EP 9501093 W EP9501093 W EP 9501093W WO 9526469 A9 WO9526469 A9 WO 9526469A9
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
fluid
reciprocating pump
piston rods
constant
Prior art date
Application number
PCT/EP1995/001093
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO1995026469A1 (de
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19944410910 external-priority patent/DE4410910C2/de
Application filed filed Critical
Publication of WO1995026469A1 publication Critical patent/WO1995026469A1/de
Publication of WO1995026469A9 publication Critical patent/WO1995026469A9/de

Links

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating pump for a fluid having at least one pair of cylinders whose pistons are continuously driven by a particular motor driven gear shaft, wherein the connections of the pistons belonging to the piston rods are offset from each other by an angle of 90 ° to the transmission shaft.
  • a reciprocating pump is known from DE 32 03 722 AI.
  • the invention relates to a reciprocating pump for a fluid with at least one pair of cylinders whose pistons are continuously driven by independent, a frequency-controlled gear-forming electric drives, wherein the piston rods belonging to the piston are driven 90 ° offset from each other in time.
  • Reciprocating pumps have the disadvantage that they usually promote the medium to be pumped (fluid) in an uneven flow rate, whereby pressure surges occur, which have their cause in the pulsation of the fluid.
  • pressure surges occur, which have their cause in the pulsation of the fluid.
  • Such reciprocating pumps which are driven by a rotary drive via a crank mechanism, occur in operation significant differences in the flow velocities and shocks when the Reciprocating piston reverses its direction of movement.
  • These pressure surges must be mitigated by compensators in the lines, or it will be used on the suction side and pressure side wind boilers, which should even out the flow.
  • the pump has a large space requirement and is complex in its design.
  • Other known pumps employ equalization pumps or pilot control devices.
  • the two counter-oscillating pistons are each operatively connected to one of two mutually offset 180 ° cam, wherein the cam curve is designed so that to achieve a pulsation-free flow of the positive portion of each cam curve is divided into a work area and a pre-compression area.
  • the working range of the cam curve of both cams is designed such that the sum of the piston speeds in the displacement direction is constant, while the Vorkompressions #2 is configured such that the piston has reached its working pressure position at the cam position at the transition between Vorkompressions Surrey and work area.
  • the invention has the object of providing a reciprocating pump in such a way that with reasonable technical effort, a constant total flow of Fluid ⁇ can be achieved.
  • C is a constant
  • the cam controls of the two piston rods along their respective trajectory are such that the displaced from the cylinder chambers of the cylinder pair total volume flow of the fluid is constant in time.
  • the solution according to the invention is characterized in that by the 90 ° displacement of the piston rods on the one hand and the cam control of the two piston rods with respect to achieving a constant total volume flow on the other hand, a pulsation-free device is created.
  • compensators, pilot control devices or air chambers are not required.
  • fluids whose viscosity changes greatly as a function of the temperature To pump speed are not required.
  • the constancy of the total volume flow of the fluid results from the fact that the piston of the one cylinder has its maximum speed just at the time when the other piston has reached its top or bottom dead center.
  • the acceleration of the first piston in one cylinder is opposed by a correspondingly large deceleration of the piston in the other cylinder, so that with equal volumes, the sum of the delivered mass flow in both cylinders always remains the same.
  • the usable volumes of the cylinder chambers of both cylinders are dimensioned so that the first and the second piston displace the same volume of the medium to be pumped at each stroke.
  • the pump operates according to a Verdrangungsfunktion, according to which the sum of the piston strokes is superimposed so that the total volume flow is constant in time.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that for controlling the inflow and outflow of the fluid to the cylinder chambers valves are provided in the supply lines and outlets, wherein the material density of the valve body of the valves approximately corresponds to the density of the fluid.
  • Such a designed valve arrangement allows a non-inertia valve function, which is particularly important in connection with the reciprocating pump control according to the invention of considerable importance. By doing that too accelerating masses of the valve body are adapted to those of the fluid to be pumped, it comes not to inertial vibration or
  • valve body carries out the movement of the fluid without delay.
  • the stated object is achieved in that the drive of the respective piston rods is carried out such that the piston stroke and angle of rotation to one another according to the equation
  • C is a constant
  • control of the piston rods is such that the displaced by the cylinder space of the cylinder pair total volume flow of the fluid is constant in time.
  • This variant is characterized in that instead of the transmission shaft, via which the piston rods are controlled, a frequency-controlled electrical transmission unit acts. Each of the piston rods is controlled by an associated electric motor.
  • This variant has the same advantages mentioned above, but is characterized by a simpler mechanical structure.
  • Fig. 3 is an illustration of the Verdrangungsfunktion, after which the reciprocating piston pump according to the invention operates and
  • Fig. 4 is a detail drawing showing the section of the pump in the region of a valve 25.
  • Fig. 5 shows a second embodiment of the invention in cross section.
  • a first cylinder bore 12 and a second cylinder bore 13 are arranged parallel to each other at a lateral distance from each other.
  • the first cylinder 12 is divided by a first double-acting piston 14 into an upper cylinder chamber 12a and a lower cylinder chamber 12b.
  • a second double-acting piston 15 divides the second cylinder 13 into an upper cylinder chamber 13a and a lower cylinder chamber 13b.
  • each cylinder chamber 12a and 12b and 13a and 13b opens a supply line 16,17,18,19 and each cylinder chamber is a derivative 20,21,22,23 for the medium to be pumped (fluid) connected.
  • valves 24 and 25 are arranged, of which open the valves in the supply lines 16 - 19, when in the cylinder chambers to which the respective supply lines are connected, a vacuum occurs during the suction stroke of the piston and of which the valves 25 in the discharge lines 20 - 23 open when the pistons 14 and 15 exert a pressure stroke.
  • All supply lines are connected to a common bus 26, while all derivatives of the pump are connected to a not shown here, common collection lead, leading to a (not shown) consumer.
  • the pump 10 is driven by a controllable electric motor 27 via a crank mechanism 28, to whose triple-mounted crankshaft 29 the push rods 30 for the first piston 14 and 31 for the second piston 15 are connected.
  • the push rods 30 and 31 are connected via slide tracks 32 and 33 to the piston rods 34 and 35 of the first piston 14 and the second piston 15, which are guided in sliding guides 36 and sealed with respect to the pump housing 11 with glands 37.
  • the terminal 38 of the cam 39 of the push rod 35 for the second piston 15 is offset from the crankshaft 29 with respect to the terminal 40 of the cam 41 of the push rod 30 for the first piston 14 by an angle of 90 °, so that the second piston 15 exactly is in the center of the cylinder 13 when the first piston 14 reaches its bottom or top dead center.
  • that position is shown in which the first piston 14 is in its bottom dead center and has completed the pressure stroke in the lower chamber and the suction stroke in the upper chamber, while the second piston 15 with its maximum piston speed the pressure stroke for the lower Cylinder chamber 13b and performs the suction stroke for the upper cylinder chamber 13a.
  • the second piston 15 initially continues its stroke in the same direction (shown X-direction), the piston speed becoming slower and slower towards the bottom dead center, while the first piston reverses its direction of movement and draws the fluid to be delivered through the supply line 16 into the lower cylinder chamber 12b and compresses the fluid in the upper cylinder chamber 12a and discharges it through the discharge line 21, the valve 25 being opened in the discharge line 21 and the valve 24 is closed in the supply line 17.
  • the volumes of the cylinder chamber 12a, 12b, 13a, 13b of both cylinders 12 and 13 must be sized and matched so that both pistons displace 14 and 15 at each stroke equal volumes of the medium to be pumped, which in a simple manner can be achieved that the shape and dimensions of both cylinders and pistons in the individual cylinder chambers are equal or are compensated by a predetermined factor in the curved path.
  • Fig. 2 shows a detail from which the control of the push rods 30 and 31 by means of a cam 43 can be seen.
  • the cam 43 has a circular circumference, but is eccentric on the Crankshaft 29 attached. The attachment takes place by means of a feather key.
  • the cam 43 has a guide track 44 for the push rod 30 and 31, which is incorporated as a recess.
  • crankshaft 29 The course of the guideway results according to a calculation such that piston stroke X and rotation angle Y (measured in radians) of crankshaft 29 fulfill the following equation:
  • the guideway can be milled into the cam disk 43 according to its calculation derived from the formula.
  • FIG. 4 shows a detail of the reciprocating piston pump according to the invention in the area of the valves 24 and 25, respectively.
  • a valve 25 consists of a valve body 25a, which is acted upon by means of a compression spring 25b against the valve seat 25c.
  • the opening length of the valve 25 is limited by the stop 25d.
  • the valve body 25a is made of Teflon, which has a low specific gravity, the value of which corresponds approximately to that of the fluid to be pumped and is compatible with the fluid.
  • Fig. 5 second embodiment of the invention differs from that which is shown in Fig.l or previously explained essentially only in that the cam mechanism 28 is formed of a disc whose one end face a first guide track 44 for a push rod 30 and the other end face has a guide track 44 for the other push rod 31.
  • the design of the guideways is dimensioned as described above.
  • the disc is mounted in the pump housing (dashed line) and is driven by a gear 45 which is rotated by the electric motor 27 in rotation. By appropriate dimensioning of the gear wheels of the transmission 45, the speed ratios can be adjusted accordingly.
  • This pump is characterized in particular by the fact that in this way an extremely slim design can be realized and the disc itself can be used as a transmission.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe für ein Fluid mit mindestens einem Zylinderpaar (12, 13), dessen Kolben (14, 15) von einer insbesondere motorisch antreibbaren Getriebewelle (29) kontinuierlich antreibbar sind. Um einen praktisch pulsationsfreien Betrieb zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Anschlüsse der zu den Kolben (14, 15) gehörigen Kolbenstangen (30, 31) um einen Winkel von 90° an der Getriebewelle (29) zueinander versetzt angeordnet sind und daß die Kurvensteuerungen der beiden Kolbenstangen (30, 31) entlang ihrer jeweiligen Bahnkurve derart erfolgen, daß der von den Zylinderräumen (12a, 13a) des Zylinderpaares (12, 13) verdrängte Gesamtvolumenstrom des Fluids zeitlich konstant ist.

Description

Pulsationsarme Hubkolbenpumpe
Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe für ein Fluid mit mindestens einem Zylinderpaar, dessen Kolben von einer insbesondere motorisch antreibbaren Getriebewelle kontinuierlich antreibbar sind, wobei die Anschlüsse der zu den Kolben gehörigen Kolbenstangen um einen Winkel von 90° an der Getriebewelle zueinander versetzt angeordnet sind. Eine solche Hubkolbenpumpe ist aus der DE 32 03 722 AI bekannt.
Ferner betrifft die Erfindung eine Hubkolbenpumpe für ein Fluid mit mindestens einem Zylinderpaar, dessen Kolben von voneinander unabhängigen, ein freguenzgeregeltes Getriebe bildenden elektrischen Antrieben kontinuierlich antreibbar sind, wobei die zu den Kolben gehörigen Kolbenstangen zeitlich 90° zueinander versetzt angetrieben werden.
Hubkolbenpumpen haben den Nachteil, daß sie das zu pumpende Medium (Fluid) üblicherweise in einem ungleichmäßigen Mengenstrom fördern, wodurch Druckstöße auftreten, die in der Pulsation des Fluids ihre Ursache haben. Insbesondere bei solchen Hubkolbenpumpen, die über ein Kurbelgetriebe von einem Drehantrieb angetrieben werden, treten im Betrieb erhebliche Unterschiede in den Strömungsgeschwindigkeiten sowie Stöße auf, wenn der Hubkolben seine Bewegungsrichtung umkehrt. Diese Druckstöße müssen durch Kompensatoren in den Leitungen gemildert werden, oder es werden Windkessel auf der Saugseite und Druckseite eingesetzt, welche den Förderstrom vergleichmäßigen sollen. Die Pumpe hat hierdurch einen großen Raumbedarf und ist aufwendig in ihrer Bauart. Weitere bekannte Pumpen setzen Ausgleichspumpen oder Vorsteuereinrichtungen ein.
Um die Fluktuationen des geförderten Flüssigkeitsvolumens so gering wie möglich zu halten, sind einfach wirkende Dreizylinderpumpen bekannt (z.B. deutsche Patentschrift 430610) . Durch diese Kombination kann zwar die Pulsation verringert, aber nicht völlig ausgeschaltet werden.
Aus der DE-OS 24 46 805 ist eine Dosierpumpe bekannt, deren beide gegenläufig oszillierende Kolben jeweils mit einem von zwei gegeneinander 180° versetzten Nocken in Wirkverbindung stehen, wobei die Nockenkurve so ausgelegt ist, daß zur Erzielung eines pulsationsfreien Mengenstromes der positive Bereich jeder Nockenkurve in einen Arbeitsbereich und in einen Vorkompressionsbereich unterteilt ist. Dabei ist der Arbeitsbereich der Nockenkurve beider Nocken derart ausgestaltet, daß die Summe der Kolbengeschwindigkeiten in Verdrängerrichtung konstant ist, während der Vorkompressionsbereich derart ausgestaltet ist, daß der Kolben bei der Nockenstellung am Übergang zwischen Vorkompressionsbereich und Arbeitsbereich seine Arbeitsdruckstellung erreicht hat. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß beim Übergang der Förderung von dem einen zum anderen Pumpenkopf keinerlei Mengenstromabfall eintritt, da in diesem Augenblick der mit der Arbeit beginnende Kolben aufgrund des Vorkompressionsbereiches der Nockenkurve bereits eine Stellung erreicht hat, in der er mit dem Arbeitsdruck zu arbeiten beginnt. Eine solche Pumpe hat jedoch den Nachteil, daß sie aufgrund der durch Federn erzeugten Ansaugung nicht voll drehzahlregelungsfähig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubkolbenpumpe so auszubilden, daß mit vertretbarem technischen Aufwand ein konstanter Gesamtvolumenstrom des Fluidε erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in einer ersten Variante dadurch gelöst, daß die Kurvensteuerung der jeweiligen Kolbenstange über eine Kurvenscheibe erfolgt, in der eine Führungsbahn für die Kolbenstangen derart bemessen ist, daß Kolbenhub (X) und Drehwinkel auf der Kurbelscheibe (Y) zueinander nach der Gleichung
X =
in Beziehung stehen, wobei C eine Konstante ist, und wobei die Kurvensteuerungen der beiden Kolbenstangen entlang ihrer jeweiligen Bahnkurve derart erfolgen, daß der von den Zylinderräumen des Zylinderpaares verdrängte Gesamtvolumenstrom des Fluids zeitlich konstant ist.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß durch die 90° Versetzung der Kolbenstangen einerseits und die Kurvensteuerung der beiden Kolbenstangen mit Hinblick auf ein Erreichen eines konstanten Gesamtvolumenstromes andererseits eine pulsationsfreie Vorrichtung geschaffen wird. Hierdurch sind Kompensatoren, Vorsteuereinrichtungen oder Windkessel nicht erforderlich. Darüber hinaus ist es möglich, Fluide, deren Viskosität sich in Abhängigkeit von der Temperatur stark ändert, mit gleichbleibender Geschwindigkeit zu pumpen. Die Konstanz des Gesamtvolumenstroms des Fluids ergibt sich dadurch, daß der Kolben des einen Zylinders gerade zu dem Zeitpunkt sein maximale Geschwindigkeit hat, zu dem der andere Kolben seinen oberen oder unteren Totpunkt erreicht hat. Gleichzeitig steht der Beschleunigung des ersten Kolbens in einem Zylinder eine entsprechende große Verlangsamung des Kolbens im anderen Zylinder gegenüber, so daß bei gleichen Volumina die Summe des geförderten Mengenstromes in beiden Zylinder immer gleich bleibt. Dabei sind die nutzbaren Volumina der Zylinderkammern beider Zylinder so bemessen, daß der erste und der zweite Kolben bei jedem Hub das gleiche Volumen des zu pumpenden Mediums verdrängen.
Durch die Erfüllung der arithmetischen Bedingung
X =
C
arbeitet die Pumpe nach einer Verdrangungsfunktion, gemäß der die Summe der Kolbenhübe so überlagert wird, daß der Gesamtvolumenstrom zeitlich konstant ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß zum Steuern des Zu- und Abflusses des Fluids zu den Zylinderräumen Ventile in den Zuleitungen und Ableitungen vorgesehen sind, wobei die Materialdichte des Ventilkörpers der Ventile näherungsweise der Dichte des Fluids entspricht. Eine derartig gestaltete Ventilanordnung ermöglicht eine trägheitsfreie Ventilfunktion, die insbesondere im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Hubkolbenpumpensteuerung von erheblicher Bedeutung ist. Dadurch, daß die zu beschleunigenden Massen des Ventilkörpers an diejenigen des zu pumpenden Fluids angepaßt sind, kommt es nicht zu trägheitsbedingten Schwingungs- bzw.
Verzögerungseffekten. Vielmehr vollzieht der Ventilkörper verzögerungsfrei die Bewegung des Fluids nach.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den nachfolgenden Unteransprüchen dargestellt.
Nach einer zweiten Variante der Erfindung wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Antrieb der jeweiligen Kolbenstangen derart erfolgt, daß Kolbenhub und Drehwinkel zueinander nach der Gleichung
X = c
in Beziehung stehen, wobei C eine Konstante ist, und wobei die Steuerung der Kolbenstangen derart erfolgt, daß der von den Zylinderraum des Zylinderpaares verdrängte Gesamtvolumenstrom des Fluids zeitlich konstant ist.
Diese Variante zeichnet sich dadurch aus, daß anstelle der Getriebewelle, über die die Kolbenstangen gesteuert werden, eine freguenzgeregelte elektrische Getriebeeinheit wirkt. Jede der Kolbenstangen wird dabei von einem zugehörigen Elektromotor gesteuert. Diese Variante weist dieselben oben genannten Vorteile auf, zeichnet sich aber durch einen einfacheren mechanischen Aufbau aus.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. --
- 6 -
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein erstes Auεführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hubkolbenpumpe im schematischen Querschnitt,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Kurvenscheibe zur Steuerung der Kolbenstange,
Fig. 3 eine Darstellung der Verdrangungsfunktion, nach der die erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe arbeitet und
Fig. 4 eine Detailzeichnung, die den Ausschnitt der Pumpe im Bereich eines Ventils 25 darstellt.
Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt.
Im Pumpengehäuse 11 einer Hubkolbenpumpe 10 sind eine erste Zylinderbohrung 12 und eine zweite Zylinderbohrung 13 parallel zueinander in seitlichem Abstand voneinander angeordnet. Der erste Zylinder 12 wird durch einen ersten, doppeltwirkenden Kolben 14 in eine obere Zylinderkammer 12a und in eine untere Zylinderkammer 12b unterteilt. In gleicher Weise unterteilt auch ein zweiter doppeltwirkender Kolben 15 den zweiten Zylinder 13 in eine obere Zylinderkammer 13a und in eine untere Zylinderkammer 13b. In jede Zylinderkammer 12a und 12b bzw. 13a und 13b mündet je eine Zuleitung 16,17,18,19 und an jede Zylinderkammer ist eine Ableitung 20,21,22,23 für das zu pumpende Medium (Fluid) angeschlossen.
In allen Zu- und Ableitungen sind selbsttätige federbeaufschlagte Ventile 24 bzw. 25 angeordnet, von denen sich die Ventile in den Zuleitungen 16 - 19 öffnen, wenn in den Zylinderkammern, an die die jeweiligen Zuleitungen angeschlossen sind, beim Saughub des Kolbens ein Unterdruck auftritt und von denen sich die Ventile 25 in den Ableitungen 20 - 23 öffnen, wenn die Kolben 14 und 15 einen Druckhub ausüben.
Alle Zuleitungen sind an eine gemeinsame Sammelzuleitung 26 angeschlossen, während alle Ableitungen der Pumpe an eine hier nicht näher dargestellte, gemeinsame Sammelableitung angeschlossen sind, die zu einem (nicht dargestellten) Verbraucher führt.
Die Pumpe 10 wird von einem regelbaren Elektromotor 27 über ein Kurbelgetriebe 28 angetrieben, an dessen dreifach gelagerter Kurbelwelle 29 die Schubstangen 30 für den ersten Kolben 14 und 31 für den zweiten Kolben 15 angeschlossen sind. Die Schubstangen 30 und 31 sind über Gleitbahnen 32 und 33 mit den Kolbenstangen 34 und 35 des ersten Kolbens 14 und des zweiten Kolbens 15 verbunden, die in Gleitführungen 36 geführt und gegenüber dem Pumpengehäuse 11 mit Stopfbuchsen 37 abgedichtet sind.
Der Anschluß 38 des Kurvenzapfens 39 der Schubstange 35 für den zweiten Kolben 15 ist an der Kurbelwelle 29 gegenüber dem Anschluß 40 des Kurvenzapfens 41 der Schubstange 30 für den ersten Kolben 14 um einen Winkel von 90° versetzt, so daß sich der zweite Kolben 15 genau in der Mitte des Zylinder 13 befindet, wenn der erste Kolben 14 seinen unteren oder oberen Totpunkt erreicht. In der Zeichnung ist diejenige Stellung dargestellt, in der sich der erste Kolben 14 in seinem unteren Totpunkt befindet und den Druckhub in der unteren Kammer und den Saughub in der oberen Kammer beendet hat, während der zweite Kolben 15 mit seiner maximalen Kolbengeschwindigkeit den Druckhub für die untere Zylinderkammer 13b und den Saughub für die obere Zylinderkammer 13a ausführt.
Wenn sich die Kurbelwelle 29 im Sinne des Pfeiles 42 in die dargestellte Y-Richtung weiterdreht, setzt der zweite Kolben 15 seinen Hub in gleicher Richtung (dargestellte X-Richtung) zunächst weiter fort, wobei die Kolbengeschwindigkeit zum unteren Totpunkt hin immer langsamer wird, während der erste Kolben seine Bewegungsrichtung umkehrt und das zu fördernde Fluid durch die Zuleitung 16 in den unteren Zylinderraum 12b einsaugt und das im oberen Zylinderraum 12a befindliche Fluid zusammenpreßt und durch die Ableitung 21 ausstößt, wobei das Ventil 25 in der Ableitung 21 geöffnet und das Ventil 24 in der Zuleitung 17 geschlossen wird.
Im gleichen Maße, in dem die Geschwindigkeit des zweiten Kolbens 15 abnimmt, nimmt die Geschwindigkeit des ersten Kolbens 14 zu, so daß die Summe der Volumenstrome VI und V2 des von beiden Kolben 14 und 15 geförderten Mediums konstant ist.
Um dies zu erreichen, müssen die Volumina der Zylinderkammer 12a, 12b, 13a, 13b beider Zylinder 12 und 13 so bemessen und aufeinander abgestimmt sein, daß beide Kolben 14 und 15 bei jedem Hub gleiche Volumina des zu pumpenden Mediums verdrängen, was in einfacher Weise dadurch erreicht werden kann, daß Form und Abmessungen beider Zylinder und Kolben in den einzelnen Zylinderräumen gleich sind bzw. durch einen vorgebbaren Faktor in der Kurvenbahn ausgeglichen sind.
Fig. 2 zeigt ein Detail, aus dem die Steuerung der Schubstangen 30 bzw. 31 mittels einer Kurvenscheibe 43 erkennbar wird. Die Kurvenscheibe 43 weist einen kreisrunden Umfang auf, ist jedoch exzentrisch an der Kurbelwelle 29 befestigt. Die Befestigung erfolgt mittels einer Paßfeder. Die Kurvenscheibe 43 weist eine Führungsbahn 44 für die Schubstange 30 bzw. 31 auf, die als Vertiefung eingearbeitet ist .
Der Verlauf der Führungsbahn ergibt sich gemäß einer Berechnung derart, daß Kolbenhub X und Drehwinkel Y (gemessen in rad) der Kurbelwelle 29 folgende Gleichung erfüllen:
X =
wobei die Konstante C nach vorgegebenen Dimensionierungsgrößen festgelegt ist.
Die Führungsbahn kann nach ihrer aus der Formel abgeleiteten Berechnung in die Kurvenscheibe 43 eingefräst werden.
Wie aus der obigen Gleichung entsprechenden Verdrangungsfunktion nach Fig. 3 hervorgeht, ist für jeden Winkel (Y-Richtung) erfüllt, daß sich die Volumenströme in den beiden Zylindern 12,13 jeweils zu einem konstanten Gesamtvolumenstrom überlagern.
Fig. 4 zeigt eine Einzelheit der erfindungsgemäßen Hubkolbenpumpe im Bereich der Ventile 24 bzw. 25.
Ein Ventil 25 besteht aus einem Ventilkörper 25a, welcher mittels einer Druckfeder 25b gegen den Ventilsitz 25c beaufschlagt wird. Die Öffnungslänge des Ventils 25 wird durch den Anschlag 25d begrenzt. Der Ventilkörper 25a besteht aus Teflon, welches ein geringes spezifisches Gewicht besitzt, dessen Wert in etwa demjenigen des zu pumpenden Fluids entspricht sowie mit dem Fluid verträglich ist.
Diese Gestaltung führt dazu, daß jedes Ventil praktisch trägheitsfrei dem zu verdrängenden Fluid nachfolgt, ohne daß es zu überlagerten Pulsationen kommt.
Das in Fig. 5 dargestellte zweite Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von demjenigen, welches in Fig.l dargestellt oder zuvor erläutert wurde wesentlich nur dadurch, daß das Kurvengetriebe 28 aus einer Scheibe gebildet ist, deren eine Stirnseite eine erste Führungsbahn 44 für die eine Schubstange 30 und deren andere Stirnseite eine Führungsbahn 44 für die andere Schubstange 31 aufweist. Die Ausbildung der Führungsbahnen ist dabei so dimensioniert, wie zuvor beschrieben wurde. Die Scheibe ist im Pumpengehäuse gelagert (strichlinierte Linie) und wird von einem Getriebe 45 angetrieben, welches vom Elektromotor 27 in Drehung versetzt wird. Durch die entsprechende Dimensionierung der Getriebezahnräder des Getriebes 45 können die Drehzahlverhältnisse entsprechend angepaßt werden.
Diese Pumpe zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß hierdurch eine extrem schlanke Bauart realisiert werden kann und die Scheibe selber als Getriebe genutzt werden kann.
In einer Variante der Erfindung als Alternative zu der in Figur 1 dargestellten A sführungsform kann vorgesehen sein, daß auf die aus Kurbelwelle und Kurvenscheiben bestehende Einheit verzichtet werden kann, und stattdessen die Kolbenstangen 30,31 der Kolben 14,15 direkt jeweils von Elektromotoren betätigt werden. Dabei sind die Elektromotoren so gesteuert, daß die Kolbenstangen 30,31 einerseits zeitlich zueinander 90° versetzt bewegt werden und zum anderen die Charakteristik der Steuerung so erfolgt, daß die oben genannte Gleichung
X = c
zu jedem Zeitpunkt erfüllt ist. Diese Bedingung kann dadurch erfüllt sein, daß die Elektromotoren eine frequenzgeregelte Getriebeeinheit bilden, in denen ein entsprechendes Steuerprogramm für die Kolbenstangen hinterlegt ist. Es handelt sich hierbei um ein technisches Äquivalent zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Hubkolbenpumpe für ein Fluid mit mindestens einem Zylinderpaar (12,13), dessen Kolben (14,15) von einer insbesondere motorisch antreibbaren Kurbelwelle (29) kontinuierlich antreibbar sind, wobei die Anschlüsse der zu den Kolben (14,15) gehörigen Kolbenstangen (30,31) um einen Winkel von 90° an der Getriebewelle (29) zueinander versetzt angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kurvensteuerung der jeweiligen Kolbenstange (30,31) über eine Kurvenscheibe erfolgt, in der eine Führungsbahn für die Kolbenstangen (30,31) derart bemessen ist, daß Kolbenhub (X) und Drehwinkel auf der Kurbelscheibe (Y) zueinander nach der Gleichung
X =
in Beziehung stehen, wobei C eine Konstante ist, und wobei die Kurvensteuerungen der beiden Kolbenstangen (30,31) entlang ihrer jeweiligen Bahnkurve derart erfolgen, daß der von den Zylinderräumen (12a, 13a) des Zylinderpaares (12,13) verdrängte Gesamtvolumenstrom des Fluids zeitlich konstant ist.
2. Hubkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Führungsbahn exzentrisch auf der Kurbelscheibe angeordnet ist.
3. Hubkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zum Steuern des Zu- und Abflusses des Fluids zu den Zylinderräumen (12a, 12b,13a,13b) Ventile (24,25)in den Zuleitungen (16 - 19) und Ableitungen (20 - 23) vorgesehen sind, die der kinematischen Masse des Fluids angepaßt sind.
4. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Materialdichte des Ventilkörpers der Ventile (24,25) näherungsweise der Dichte des Fluids entspricht.
5. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Ventilkörpermaterial ein Kunststoff, insbesondere Teflon ist.
6. Hubkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß alle Zuleitungen (16 - 19) zu den Zylinderräumen (12a, 12b, 13a,13b) eine gemeinsame SammelZuleitung (26) und alle Ableitungen (20 - 23) von den Zylinderräumen (12a, 12b,13a, 13b) an eine gemeinsame Sammelableitung angeschlossen sind.
7. Hubkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb ein regelbarer Motor (27) ist.
8. Hubkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mehrere Zylinderpaare, deren Kolben alle an eine gemeinsame Getriebewelle angeschlossen sind, vorgesehen sind.
9. Hubkolbenpumpe für ein Fluid mit mindestens einem Zylinderpaar, dessen Kolben (14,15) von voneinander unabhängigen, ein frequenzgeregeltes Getriebe bildenden elektrischen Antrieben kontinuierlich antreibbar sind, wobei die zu den Kolben (14,15) gehörigen Kolbenstangen
(30,31) zeitlich 90° zueinander versetzt angetrieben werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb der jeweiligen Kolbenstangen (30,31) derart erfolgt, daß Kolbenhub (X) und Drehwinkel (Y) zueinander nach der Gleichung
X = c
in Beziehung stehen, wobei C eine Konstante ist, und wobei die Steuerung der Kolbenstangen derart erfolgt, daß der von den Zylinderräumen (12a,13a) des Zylinderpaares (12,13) verdrängte Gesamtvolumenstrom des Fluids zeitlich konstant ist.
PCT/EP1995/001093 1994-03-29 1995-03-23 Pulsationsarme hubkolbenpumpe WO1995026469A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944410910 DE4410910C2 (de) 1994-03-29 1994-03-29 Pulsationsarme Hubkolbenpumpe
DEP4410910.5 1994-03-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO1995026469A1 WO1995026469A1 (de) 1995-10-05
WO1995026469A9 true WO1995026469A9 (de) 1995-11-02

Family

ID=6514167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1995/001093 WO1995026469A1 (de) 1994-03-29 1995-03-23 Pulsationsarme hubkolbenpumpe

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE4410910C2 (de)
WO (1) WO1995026469A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2817594B1 (fr) 2000-12-04 2005-07-01 Exel Ind Dispositif de pompage pour produits epais ou sensibles a la turbulence

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1117942A (en) * 1912-07-15 1914-11-17 J B Mcritchie Pump.
DE430610C (de) * 1925-04-12 1926-06-21 Eduard Gerberich Vorrichtung zur Erzielung gleichbleibender Foerdergeschwindigkeit bei mehr als zweifach wirkenden Pumpen mit hin und her gehenden oder umlaufenden Kolben
CH543673A (de) * 1973-01-03 1973-10-31 Fimian Beck Arno Steuerkörper zu Axial- oder Radialkolbenmaschine für pulsationsfreien Förderfluss
DE2446805A1 (de) * 1974-10-01 1976-04-08 Ott Kg Lewa Pulsationsfrei arbeitende dosierpumpe
DE3203722C2 (de) * 1982-02-04 1985-08-01 Gynkotek Gesellschaft für den Bau wissenschaftlich-technischer Geräte mbH, 8000 München Schubkolbenpumpe zur pulsationsarmen Förderung einer Flüssigkeit
DE8708405U1 (de) * 1987-06-15 1988-02-11 Neuhaus, Hermann, Ing.(grad.), 4224 Hünxe Radialkolbenmaschine
DE4130295C2 (de) * 1991-09-12 1995-07-13 Ludwig Bluecher Fördereinrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0825348B1 (de) Druckverstärker für Fluide, insbesondere für Hydraulikflüssigkeiten
DE19708152C2 (de) Kraftstoffeinspritzsystem
EP0808422A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum fördern von beton
EP0226070B1 (de) Pumpenanordnung zur dosierten Abgabe von mindestens zwei Komponenten
EP2128443A1 (de) Pumpenelement
EP0500825B1 (de) Kolbenpumpe
EP0646217B1 (de) Nockenwellenantrieb
DE593597C (de) Fluessigkeitspumpe
DE1961391C2 (de) Torschranke
WO1995026469A9 (de) Pulsationsarme hubkolbenpumpe
DE4410910C2 (de) Pulsationsarme Hubkolbenpumpe
DE3200531A1 (de) Anordnung fuer die zufuhr eines kompressiblen antriebsmediums zu einem antrieb
DE3003741A1 (de) Tuerbetaetigungsanordnung
DE2407886C3 (de) Verwendung eines Hydraulikmotors als Schrittmotor
EP1538336B1 (de) Dosierpumpe
EP1409827B1 (de) Hydraulischer drehflügelantrieb
DE2658230C3 (de) Anhaltevorrichtung für Hängeförderer
DE2554763A1 (de) Vorrichtung zum schmieren von anlagen ueber zwei schmierleitungen
DE2641250A1 (de) Druckfluid-impulsfrequenzumwandler
DE2249683B2 (de) Steuervorrichtung fuer einen druckfluessigkeits-schubkolbenmotor
CH404326A (de) Antriebsvorrichtung mit gradlinigen, nach Länge und Geschwindigkeit veränderbaren Hubbewegungen
DE2052387B2 (de) Vorrichtung zur fernsteuerung von pumpenaggregaten, insbesondere hochdruckpumpen
DE2249683C2 (de) Steuervorrichtung für einen Druckflüssigkeits-Schubkolbenmotor
AT242464B (de) Steuereinrichtung für hin- und hergehende Bewegungen
DE569770C (de) Brennstoff-Einspritzpumpe fuer Brennkraftmaschinen