DE1302372C2 - In einem gefaess eingebaute einfachwirkende handbetaetigte schubkolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine in einem Gefäß eingebaute einfach wirkende handbetätigte Schubkolbenpumpe mit so einem an seinem oberen Teil kegelig ausgebildeten Kolben und einer im Pumpenzylinder angeordneten Druckfeder, einem zwischen Kolben und einem mit der Kolbenstange verbundenen Ventilkörper gebildeten Auslaßventil und einem Auslaßkanal durch den hohlen Kolben, wobei der Kolben unter Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes das Auslaßventil öffnet und einen hohlzylindrischen elastischen Hals besitzt, der sich an einem oberhalb des Halses vorgesehenen Ansatz an der Kolbenstange abstützt. &o

Bei einer bekannten Pumpe dieser Art ist der Kolben in Form einer dünnwandigen Manschette ausgebildet. Das Auslaßventil wird durch radiale Aufwertung des Kolbens geöffnet, wobei der elastische Hals dazu vorgesehen ist, die radiale öffnung des Kolbens zu unterstützen. Die Druckfeder wirkt unmittelbar auf den Kolben ein und unterstützt die Ventilöffnung. Dies bringt zahlreiche Nachteile mit sich. Ein wesentlicher Nachteil ist es, daß die Federkraft ein rasches und sicheres Schließen des Auslaßventils im unteren Totpunkt verhindert Die bekannte Pumpe saugt außerdem bei leerem Pumpenzylinder schlecht selbst an und ist nicht dicht gegen inneren Überdruck.

Es ist ferner eine Pumpe bekanntgeworden, bei der auf der hohlen Kolbenstange ein in Form einer kegeligen Manschette ausgebildeter Kolben infolge seiner Reibung an der Pumpenzyiinderwand und unter Flüssigkeilsdruck gegenüber einem als Ventilplatte ausgebildeten Ventilkörper, auf den eine Feder einwirkt, verschiebbar ist Die Relativbewegung einerseits zwischen der Kolbenstange und dem Kolben und andererseits zwischen dem Kolben und dem Pumpenzylinder hängt entscheidend von den jeweiligen Reibungsverhältnissen an diesen Stellen ab. Legt man die entsprechenden Dimensionen so aus, daß die Reibung zwischen Kolben und Pumpenzylinder wesentlich größer ist als die zwischen Kolben und Kolbenstange, dann öffnet sich das Ventil sofort bei Hubbeginn, wenn der zur Zerstäubung notwendige Druck noch nicht aufgebaut ist Wird andererseits die Reibung zwischen Kolbenstange und Kolben größer gewählt als die zwischen Kolben und Pumpenzyiinderwand, so ist es möglich, daß das Ventil im unteren Totpunkt überhaupt nicht schließt, so daß kein Ansaugen möglich ist Außerdem ist die Einhaltung der Reibungsverhältnisse, d.h. der entsprechenden Dimensionen mit großen fertigungstechnischen Schwierigkeiten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die mit gutem Wirkungsgrad arbeitet und bei leichter Herstellbarkeit eine sichere Funktion, ein gutes Selbstansaugen und erhöhte Dichtigkeit gewährleistet. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Hals des Kolbens oberhalb des Auslaßventils dünnwandig und unter elastischer Aufweitung des Halses stauchbar ausgebildet ist, daß der Kolben durch axiale Bewegung unter dem Flüssigkeitsdruck das Auslaßventil öffnet, daß die Druckfeder in an sich bekannter Weise auf den als Ventilplatte ausgebildeten Ventilkörper in Schließrichtung des Ventils einwirkt und daß der Kolben sich im Ruhezustand mii seinem äußeren kegeligen Teil an einer Stelle zwischen Ventilkörper und Hals an einem eine Stufe im Zylinder bildenden festen Teil abstützt und durch die Druckfeder gegen dieses gedrückt ist.

Die Pumpe nach der Erfindung hat gegenüber der bekannten Pumpe erhebliche Vorteile. Bei Beginn des Förderhubes bleibt das Auslaßventil zunächst noch geschlossen, weil der elastische Hals infolge seiner Federung den Kolben gegen die Ventilplatte drückt. Bei weiterer Abwärtsbewegung der Kolbenstange mit dem Kolben baut sich in der Pumpenkammer ein immer größerer Flüssigkeitsdruck auf. Von einer bestimmten Größe desselben ab wird dann die Schließkraft des Halses überwunden und der Kolben von der Ventilplatte abgehoben. Dieser Vorgang spielt sich zwangläufig und ohne Störungen bei jedem Förderhub ab, und zwar unabhängig von der Größe der Reibung zwischen Kolbenstange und Kolben bzw. zwischen Kolben und Pumpenzyiinderwand. Bei Beendigung des Druckhubes und Nachlassen des Flüssigkeitsdruckes infolge des Ausströmens der Flüssigkeit drückt dann der Hals durch seine Elastizität den Kolben wieder zwangsweise gegen die Ventilplatte und schließt damit das Auslaßventil. Das Auslaßventil wird also schon am Ende des Druckhubes geschlossen, unabhängig davon, ob ein sofortiger Saughub einsetzt oder nicht. Es setzt also unmittelbar

bei Beginn des Saughubes die volle Saugwirkung ein.

Vorzugsweise kann der Kolben an seinem Hals in einer sich axial zur Kolbenstange erstreckenden ringförmigen Nut der Kolbenstange fest und abdichtend eingespannt sein. Die Dichtung zwischen Kolben und Kolbenstange ist damit einwandfrei sichergestellt. Es kann also während des Druckhubes keine Flüssigkeit in den Raum zwischen dem Kolbenhals und dem Pumpenzylinder einströmen und damit für die Förderung verlorengehen, wie dies bei bekannten Pumpen unter Umständen möglich ist Es ist bereits bekannt, einen dickwandigen Kolben starr mit der Kolbenstange durch ringförmige Nuten zu verbinden. Dabei handelt es sich um eine Schnappverbindung, bei der die Nuten sich in radialer Richtung erstrecken. Diese Schnappverbindüngen benötigen eine verhältnismäßig hohe Einpreßkraft, die beim Gegenstand der Erfindung nicht ohne weiteres aufgebracht werden könnte, da der dünne elastische Kolbenhals die Übertragung der Einpreßkräfte nicht ohne Gefahr unzulässiger Beanspruchungen übersteht Mit dem obengenannten vorteilhaften Merkmal ist jedoch eine leichter herstellbare und montierbare und gleichzeitig dichte Verbindung geschaffen worden, die den Anforderungen vollauf genügt.

Die Erfindung ermöglicht es ferner, die Pumpe vorteilhaft derart auszubilden, daß das zum Pumpenzylinder feste Teil als nichthülse ausgebildet und im Pumpenzylinder fest dichtend angeordnet ist. Der Kolben liegt also im Ruhezustand mit seinem oberen, kegeligen Teil an der Innenkante der Dichthülse an. Auf diese einfache Weise wird eine sichere Abdichtung des Gefäßinneren im Ruhezustand der Pumpe erzielt, obwohl eine wirkungsvolle Entlüftung während des Arbeitshubes gewährleistet ist

Es ist bereits erwähnt worden, daß es bei den bekannten Pumpen außerordentlich schwer war, ein möglichst schnelles und sicheres Schließen des Ventils am Ende des Arbeitshubes zu erreichen. Ferner wäre es wünschenswert, wenn die Pumpe unabhängig von der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung am Ende ihres Arbeitshubes einen plötzlichen Druckabfall im Pumpenzylinder erfahren würde, damit ein Nachtropfen von Flüssigkeit, die unter geringem Druck durch die Zerstäuberdüse gedrückt wird, verhindert wird. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann zu diesem Zwecke in dem ringförmigen Bereich, den die abdichtende Fläche des Kolbens an der Pumpenzylinderwand am Ende des Druckhubes einnimmt, eine Ausnehmung in eier inneren Pumpenzylinrierwand vorgesehen sein. Wenn der Kolben die Ausnehmung überläuft, dann findet ein sofortiger Druckabbau dadurch statt, daß der unterhalb des Kolbens liegende, unter dem Förderdruck stehende Raum im Pumpenzylinder mit dem darüberliegenden Raum in Verbindung gesetzt wird. Damit wird schlagartig die Förderung von Flüssigkeit unterbrochen, und das Ventil schließt sich schnell.

Auch eine weitere nachteilige Erscheinung kann damit verhindert werden. Der Pumpenzylinder und der Kolben können bei den bekannten Pumpen durch den sich aufbauenden Innendruck der Flüssigkeit elastisch aufgeweitet werden. Am Ende des Druckhubes geht normalerweise diese Aufweitung langsam wieder zurück, so daß der Innendruck nur allmählich nachläßt. Auch dies führt zu einem Nachtropfen oder schafft b=> keine klaren Verhältnisse bei dem Einsatz der Pumpe für Dosierzwecke.

In diesem Zusammenhang ist /u erwähnen, daß bereits eine Zerstäuberpumpe bekanntgeworden ist die Ausnehmungen in der Piimpenzylinderwand besitzt Diese Ausnehmungen, die der Kolben bereits am Anfang seines Förderhubes überläuft, dienen jedoch als Schlitzsteuerungen und ersetzen das Auslaßventil. Ein schneller Druckabbau am Hubende ist mit diesen Ausnehmungen nicht zu erreichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgsnden näher eriäutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Pumpe im Ruhezustand und

Fig.2 einen teilweise abgebrochenen Längsschnitt, bei dem sich die Pumpe am Ende des Förderhubes befindet

In einem Pumpenzylinder 1 ist unten ein Einlaßventil in Form einer Ventilkuge! 2 angeordnet Eine starke Druckfeder 3 drückt unmittelbar auf eine Ventilplatte 4, die an einer Kolbenstange 5 befestigt ist und gegen die Stirnseite eines auf der Kolbenstange 5 befestigten Kolbens 6a drückt Ein elastischer Hals 6b des Kolbens 6a ist in eine ringförmige Nut 5a im Ansatz 56 der Kolbenstange 5 fest eingepreßt In den oberen Teil des Pumpenzylinders 1 ist eine aus starrem Material bestehende Dichthülse 7 dicht eingepreßt. Die Einpreßtiefe der Dichthülse 7 wird durch einen Flansch 8 begrenzt Eine Dichtung 9 bewirkt die Abdichtung des Pumpenzylinders 1 gegen die öffnung eines Gefäßes 12. Eine Luftausgleichsbohrung 10 in der Wand des Pumpenzylinders 1 ermöglicht einen Druckausgleich zum Inneren des Gefäßes 12 bei Betätigung der Pumpe. Sie dient gleichzeitig dazu, sich bildende Leckflüssigkeit in das Innere des Gefäßes 12 zurückzuleiten. Im unteren Teil der Kolbenstange 5 ist eine Querbohrung 11 angeordnet, die einen Flüssigkeitszutritt bei geöffnetem Auslaßventil in die Bohrung 15 der Kolbenstange 5 ermöglicht. Im Inneren des Pumpenzylinders 1 befindet sich im Bereich der Lage des Kolbens 6a am Ende des Druckhubes eine ringförmige Ausnehmung la. Mit einer Verschlußkappe 13 wird die Pumpe auf dem Gefäß 12 befestigt Der Kolben 6a wird im Ruhezustand gegen die Innenkante 14 der Dichthülse 7 gedrückt. Es ist ein Betätigungskopf 16 für die Kolbenstange 5 und als Beispiel eine Zerstäuberdüse 17 dargestellt.

Die Pumpe nach der Erfindung arbeitet wie folgt: Im Ruhezustand, wie in F i g. 1 dargestellt, drückt die Druckfeder 3 über die Ventilplatte 4 den Kolben 6a gegen die Innenkante 14 der Dichthülse 7. Damit ist einerseits der Flüssigkeitsweg zur Bohrung 15 der Kolbenstange 5 durch das aus Ventilplatte 4 und Kolben 6a gebildete Auslaßventil abgesperrt, und andererseits wird durch das Anliegen des Kolbens 6a an die Innenkante 14 der Dichthülse 7 ein Austreten von Flüssigkeit durch die Luftausgleichsbohrung 10 entlang der Dichthülse 7 und durch den Spalt zwischen Kolbenstange 5 und Befestigungskappe 13 vermieden.

Wird der Druckhub gegen den Druck der Druckfeder 3 eingeleitet, bewegt sich zunächst die Kolbenstange 5 mit dem Kolben 6a nach unten. Das Auslaßventil bleibt dabei zunächst geschlossen. Dadurch wird im Inneren des Pumpenzylinders 1 ein Überdruck erzeugt, der gegen den Kolben 6a wirkt und diesen auf der Kolbenstange nach oben verschiebt. Dabei wird der Hals 6b zusammengedrückt und ausgebaucht und das Auslabventil geöffnet. Die Flüssigkeit kann nunmehr durch die Querbohrung 11 und die Bohrung 15 in der Kolbenstange 5 ausströmen. Kurz vor Beendigung des Druckhubes (s. F i g. 2) erreicht der Kolben 6.? die

Ausnehmung la in der Wand des Pumpenzylinders 1. Dadurch wird ein ringförmiger Spalt mit verhältnismäßig großem Querschnitt zwischen dem Kolben 6a und der ringförmigen Ausnehmung la gebildet, wodurch die Ausströmöffnung für die Flüssigkeit vergrößert und ein schlagartiges Absinken des Druckes innerhalb des Pumpenzylinders I erreicht wird. Eine während des Druckhubes erfolgte elastische Ausweitung von Pumpenzylinder 1 und Kolben 6a wird durch diese Druckentlastung rückgängig gemacht. Nachdem der Druck auf den Kolben 6a nachgelassen hat, erzwingt die elastische Spannung des Halses 6b eine Abwärtsbewegung des Kolbens 6a in Richtung auf die Ventilplatte 4. Dadurch wird das Auslaßventil zwangsweise schnellstens und unabhängig vom Einsetzen des Saughubes \s geschlossen. Jegliches weitere Ausströmen von Flüssigkeit wird damit mit Sicherheit vermieden. Es kann also an der Auslaßöffnung der Pumpe, z. B. an der Zerstäuberdüse 17, keine Tropfenbildung mehr auftreten. Entfällt der Betätigungsdruck auf die Kolbenstange 5, wird diese zusammen mit dem Kolben 6a durch den Druck der Druckfeder 3 aufwärts bewegt, wobei das Auslaßventil bereits geschlossen ist. Sobald der Kolben 6a die ringförmige Ausnehmung la im Pumpenzylinder 1 verlassen hat, dichtet er gegen die Innenwand des Pumpenzylinders 1 ab. Dadurch entsteht bei der weiteren Aufwärtsbewegung ein Unterdruck im Inneren des Pumpenzylinders 1. Dieser bewirkt ein Ansaugen von Flüssigkeit aus dem Gefäß 12, wobei das Ansaugventil, bestehend aus einer Ventilkugel 2, öffnet. Bei Erreichen der oberen Endlage wird die ganze Anordnung wie bereits beschrieben abgesperrt und ist damit vollkommen flüssigkeitsdicht, unabhängig von der Lage der Pumpe und des Gefäßes.

Die Pumpe nach der Erfindung läßt sich vielseitig anwenden, z. B. für Dosiervorrichtungen, Spritzvorrichtungen, Zersiäuburigsvürrichiuügeii und für beliebige Gefäße, aus welchen eine Flüssigkeit, z. B. eine brennbare, leicht verdunstende, ätzende, übelriechende oder auch wohlriechende Flüssigkeit herausgepumpt werden soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. In einem Gefäß eingebaute einfach wirkende handbetätigte Schubkolbenpumpe mit einem an seinem oberen Teil kegelig ausgebildeten Kolben und einer im Pumpenzylinder angeordneten Druckfeder, einem zwischen Kolben und einem mit der Kolbenstange verbundenen Ventilkörper gebildeten Auslaßventil und einem Auslaßkanal durch den hohlen Kolben, wobei der Kolben unter Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes das Auslaßventil öffnet und einen hohlzylindrischen elastischen Hals besitzt, der sich an einem oberhalb des Halses vorgesehenen Ansatz an der Kolbenstange abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hals (6b) des Kolbens (6a) oberhalb des Auslaßventils dünnwandig und unter elastischer Aufweitung des Halses (6b) stauchbar ausgebildet ist, daß der Kolben (6a) durch axiale Bewegung unter dem Flüssigkeitsdruck das Auslaßventil öffnet, daß die Druckfeder (3) in an sich bekannter Weise auf den als Ventilplatte ausgebildeten Ventilkörper (4) in Schließrichtung des Ventils einwirkt und daß der Kolben (6a) sich im Ruhezustand mit seinem äußeren kegeligen Teil an einer Stelle zwischen Ventilkörper (4) und Hals (6b) an einem eine Stufe im Zylinder bildenden festen Teil (7) abstützt und durch die Druckfeder (3) gegen dieses gedrückt ist

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben an seinem Hals (6b)'m einer sich axial zur Kolbenstange (5) erstreckenden ringförmigen Nut (5a) der Kolbenstange (5) fest und abdichtend eingespannt ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Pumpenzylinder feste Teil als Dichthülse (7) ausgebildet und im Pumpenzylinder (1) fest dichtend angeordnet ist.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ringförmigen Bereich, den die abdichtende Fläche des Kolbens (6a) an der Pumpenzyiinderwand am Ende des Druckhubes einnimmt, eine Ausnehmung (ia) in der inneren Pumpenzyiinderwand vorgesehen ist.

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