DE19646600A1

DE19646600A1 - Piston-type pump for fluids

Info

Publication number: DE19646600A1
Application number: DE19646600A
Authority: DE
Inventors: Peter Pleyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1997-04-10
Also published as: DE29518274U1

Abstract

The pump has at least three pumping cavities in or on a supply tube (1) of any cross-section, one behind the other. These are in the form of variable-volume lock members (2). They can close or open the tube individually, jointly or in a certain order. The tube may contain a carrier tube (3) to which the lock members are attached. This tube may be coaxial with the supply tube, or axially parallel to it without being coaxial. Cross-sections before and after the lock members can be formed as jets or diffusors.

Description

Bei der Erfindung handelt es sich um eine Kolbenpumpe mit mindestens drei in oder an einem Förderrohr beliebigen Querschnitts in Förderrichtung hintereinander angeordneten Förderhubräumen.The invention is a piston pump with at least three in or on a conveyor pipe of any cross section arranged one behind the other in the conveying direction Delivery displacement.

Kolbenpumpen zeichnen sich durch einen relativ konstanten Wirkungsgrad bei veränderbaren Fördermengen aus. Der Aufbau ist jedoch meist recht kompliziert, da die kennzeichnenden Arbeitstakte (Ansaugen, Fördern und evtl. Verdichten) durch in Förderrichtung vor- und nachgeschaltete Ventile getrennt werden müssen. Dabei wird das Fördermedium konstruktiv bedingt durch Förderwege geleitet, die hohe Reibungsverluste durch Querschnittsveränderungen und Förderstromumlenkung aufweisen. Dadurch ist der interne Wirkungsgrad einer Kolbenpumpe einer Wirkungsgradgrenze zugeordnet, die kaum überschritten werden kann. Auch können Kolbenpumpen herkömmlicher Bauart meist nur durch zusätzlichen Aufwand ihre Förderrichtung umkehren. Im Stillstand sind sie zudem für das Fördermedium freifließend nicht durchgängig. Eine bessere Ausführung solcher klassischer Kolbenpumpen und -verdichter stellen Drehkolben-, Flügelzellen-, oder Schraubenpumpen oder entsprechende Verdichterbauarten dar. Auch der inzwischen bekannte sogenannte G-Lader ist ein Kolbenverdichter. Diese Bauarten zeichnen sich durch geringeren Aufwand aus, da die Ventile entfallen können. Jedoch sind sie im Stillstand für das Fördermedium blockiert oder durchgängig. Es besteht konstruktiv keine Wahlmöglichkeit für die einzelne Bauart zwischen diesen beiden Zuständen. Zudem wird auch bei allen diesen Bauarten der Förderstrom intern in größerem Maße umgelenkt, was zu hohen Reibungsverlusten führt.Piston pumps are characterized by a relatively constant efficiency changeable delivery rates. The structure, however, is usually quite complicated because the characteristic work cycles (suction, conveying and possibly compression) by in Valves upstream and downstream valves must be separated. It will Conveying medium guided by conveying paths due to the construction, which causes high friction losses due to changes in cross-section and flow deflection. This is the internal efficiency of a piston pump is assigned an efficiency limit that can hardly be exceeded. Piston pumps can also be of conventional design usually reverse their direction of funding only by additional effort. Are at a standstill they also do not flow freely for the medium. A better execution such classic piston pumps and compressors provide rotary lobe, vane, or screw pumps or corresponding compressor types. Also the meanwhile Known so-called G-charger is a piston compressor. These designs stand out from less effort, since the valves can be omitted. However, they are in the Standstill for the fluid handled blocked or uninterrupted. There is no constructive Choice of the individual type between these two states. In addition, Even with all of these types, the flow is redirected internally to a greater extent, which leads to high friction losses.

Strömungsmaschinen in axialer halbaxialer oder radialer Bauart haben dagegen einen spezifischen Betriebspunkt, der den besten Wirkungsgrad kennzeichnet. Dieser ist dann jedoch meist höher als der einer vergleichbaren Kolbenmaschine, deren Aufbau naturgemäß mechanisch komplizierter ist. Wird dieser Betriebspunkt verlassen, um z. B. die Fördermenge zu variieren, sinkt der Wirkungsgrad drastisch ab. Strömungsmaschinen sind zudem im Stillstand für das Fördermedium immer durchgängig.Flow machines in the axial semi-axial or radial design, however, have one specific operating point that characterizes the best efficiency. Then this is however mostly higher than that of a comparable piston machine, its construction is naturally mechanically more complicated. If this operating point is left to z. B. To vary the delivery rate, the efficiency drops drastically. Flow machines are also always continuous for the pumped medium at a standstill.

Das zu fördernde Medium hat zudem verschiedene mechanische Eigenschaften (chemisch korrosive Eigenschaften beeinflussen meist nur die Werkstoffauswahl), nach denen eine Pumpe oder ein Verdichter ausgewählt wird. So kann z. B. eine ventilbehaftete Kolbenpumpe klassischer Bauart kaum festkörperverschmutzte Medien fördern. Strömungspumpen können wiederum niedrigviskose Medien nicht fördern usw. The medium to be pumped also has various mechanical properties (chemical corrosive properties usually only affect the choice of material, according to which one Pump or a compressor is selected. So z. B. a valve Piston pump of classic design hardly convey media contaminated with solid matter. Flow pumps, in turn, cannot pump low-viscosity media, etc.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenpumpe mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen, welche auch für festkörperverschmutze und niedrigviskose Medien, auch gasförmige, verwendbar ist. Zusätzlich soll die Pumpe in nicht förderndem Zustand wahlweise für das Fördermedium durchgängig oder gesperrt sein sowie eine direkte Förderrichtungsumkehr in der Pumpe auch im Vollastbetrieb ermöglichen. Außerdem soll - im für das Fördermedium durchgängigen Zustand - möglichst wenig Reibungsverlust in der Pumpe vorhanden sein, um einen größtmöglichen Wirkungsgrad zu erreichen. Zudem soll die Pumpe einen einfachen Aufbau mit möglichst wenig Teilen aufweisen. Letztendlich soll der Funktionsablauf und Förderzyklus im Betrieb direkt durch z. B. eine elektronische Steuerung beeinflußbar sein.The invention has for its object a piston pump with high efficiency to create, which also for solid-contaminated and low-viscosity media, too gaseous, is usable. In addition, the pump should be in a non-delivery state either continuous or blocked for the pumped medium as well as a direct one Allow reversal of delivery direction in the pump even in full load operation. In addition, should - in a state consistent for the medium - as little friction loss as possible the pump in order to achieve the greatest possible efficiency. In addition the pump should have a simple structure with as few parts as possible. Ultimately, the functional sequence and delivery cycle in operation should be carried out directly by e.g. Legs electronic control can be influenced.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pumpe im wesentlichen aus einem Rohr beliebigen Querschnittes besteht, in oder an dem in Förderrichtung hintereinander definierte Hubräume angeordnet sind, welche als Verschlußglieder ausgebildet sind, die das Förderrohr einzeln, zusammen oder in sinnvoller Reihenfolge in Förderrichtung verschließen oder öffnen können. In einer vorteilhaften Ausführung ist innerhalb des Förderrohres ein Trägerrohr angeordnet, welches vom Fördermedium umflossen wird. Darauf sind in Förderrichtung hintereinander volumenveränderliche Verschlußglieder angebracht, welche durch Leitungen im Trägerrohr von außen mit hydraulischem oder pneumatischen Druck oder auch Vakuum beaufschlagt werden. Dadurch ist es auch einzelnen Verschlußgliedern möglich, den Förderquerschnitt komplett zu verschließen. Werden die Verschlußglieder nun nacheinander in Förderrichtung betätigt, entsteht eine Förderbewegung des Fördermediums entsprechend der Volumenverdrängung eines Verschlußgliedes. Sobald das in Förderrichtung zweite Verschlußglied den Förderquerschnitt verschlossen hat, kann das erste Verschlußglied durch entlüften oder auch durch das Beaufschlagen mit Vakuum geöffnet werden. Dadurch erhält die Pumpe eine selbstansaugende Wirkung.The object is achieved in that the pump consists essentially of there is a tube of any cross-section, in or on the in the conveying direction Defined displacements are arranged one behind the other, which act as closure members are formed, the conveyor tube individually, together or in a meaningful order Can close or open the conveying direction. In an advantageous embodiment a carrier tube is arranged inside the delivery pipe, which is from the delivery medium is flowing around. There are volume-variable one after the other in the conveying direction Closure members attached, which with lines in the support tube from the outside hydraulic or pneumatic pressure or vacuum can be applied. As a result, it is also possible for individual closure members to completely convey the cross section of the conveyor to close. The closure members are now successively in the conveying direction actuated, there is a conveying movement of the medium according to the Volume displacement of a closure member. As soon as the second in the conveying direction Closure member has closed the conveyor cross-section, the first closure member can be opened by venting or by applying a vacuum. Thereby the pump is self-priming.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Ist die Pumpe vorteilhafterweise mit einem Vielfachen von je drei Verschlußgliedern ausgestattet, kann durch Zusammenfassen der Verschlußglieder in Gruppen eine Fördermengenerhöhung bei gleichbleibender Zykluszeit des Pumpvorgangs erreicht werden. Je mehr Verschlußglieder vorhanden sind, um so vielfältiger läßt sich die ohnehin stufenlos regelbare Förderleistung in groben Abstufungen vorwählen. Dadurch kann auch bei niedrigsten Fördermengen die Pulsation des Fördermediums auf ein Minimum beschränkt bleiben. Zudem läßt sich die Förderrichtung jederzeit - auch bei voller Förderleistung - umkehren, ohne etwaige bewegte Pumpenmassen abzubremsen und wieder zu beschleunigen. Zudem ist die Pumpe im nichtfördernden Zustand wahlweise für das Fördermedium geschlossen oder geöffnet, da die Verschlußglieder auch als reine Absperrglieder verwendet werden können. Im geöffneten Zustand hat die Pumpe konstruktiv bedingt nur einen gering höheren Durchflußwiderstand als die angeschlossene Förderrohrleitung. Da die Pumpe über mehrere Verschlußglieder verfügt, kann sie durch sicheres vollständiges Blockieren der Förderleitung bei aggressiven chemischen Medien eine spezielle Rohrbruchsicherung überflüssig machen, da der Ruhezustand in nichtförderndem Zustand ja auch geschlossen sein kann (z. B. mit Hilfe von Druckspeichern). Zudem eignet sich die erfindungsgemäße Kolbenpumpe bei entsprechender Baugröße hervorragend als Antriebseinheit mariner, insbesondere submariner Fahrzeuge, da sie bauartbedingt die bei herkömmlichen Schraubenantrieben vorhandene Kavitationsneigung nicht aufweist und zudem einen sehr niedrigen Geräuschpegel hat. Außerdem ist keine drehende Durchführung zur Kraftübertragung wie z. B. eine Schraubenweile notwendig. Dadurch entfallen auch die bei Drehdurchführungen auftretenden Dichtprobleme. Weiters kann ein so beschaffener Antrieb das ohnehin vorhandene hydraulische oder pneumatische Versorgungsnetz solcher Fahrzeuge als Kraftquelle nutzen.The invention is characterized by a number of significant advantages. Is the pump advantageously equipped with a multiple of three closure members, can by grouping the closure members in groups, an increase in output constant cycle time of the pumping process can be achieved. The more fastener links are available, the more infinitely variable the delivery rate can be Select in rough increments. This means that even with the lowest flow rates The pulsation of the medium is kept to a minimum. In addition, the Reverse the conveying direction at any time - even with full conveying capacity - without any decelerate moving pump masses and accelerate them again. In addition, the pump in the non-conveying state, either closed or opened for the medium, since the closure members can also be used as pure shut-off members. in the Due to the design, the pump only has a slightly higher open state Flow resistance than the connected delivery pipeline. Because the pump over has multiple fasteners, it can be safely locked completely Conveyor line with aggressive chemical media, a special pipe rupture protection Make it superfluous, since the idle state is also closed in the non-promotional state can be (e.g. with the help of pressure accumulators). In addition, the invention is suitable Piston pump with appropriate size excellent as a drive unit marine, especially submarine vehicles, because of their design, that of conventional vehicles Screw drives does not have an existing tendency to cavitation and also very has a low noise level. In addition, there is no rotating implementation Power transmission such as B. a screw shaft necessary. This also eliminates the Rotating unions occurring sealing problems. Furthermore, such a can Drive the already existing hydraulic or pneumatic supply network of such Use vehicles as a source of power.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist das Trägerrohr zum Förderrohr im wesentlichen achsparallel aber nicht coaxial angeordnet. Dadurch besteht die Möglichkeit, dem Achsversatz gegenüber am Förderrohr ein Meldeglied anzubringen, welches den vollständigen Verschluß des Förderrohres durch das Verschlußglied anzeigt. Mithilfe dieses Meldegliedes, z. B. eines in die Meldeleitung eingebauten Strömungsschalters, kann sich die Pumpe selbsttätig der Viskosität des Fördermediums und dem Gegendruck anpassen. So kann auch bei großen Temperaturschwankungen automatisch der optimale Wirkungsgrad erreicht werden. Zudem kann das Meldeglied auch einen möglichen Schaden am Verschlußglied anzeigen, und es können Warnsignale ausgelöst werden oder das Verschlußglied durch die Pumpensteuerung direkt aus dem Förderzyklus entnommen werden, ohne daß dadurch die Förderung unterbrochen wird.In a particularly advantageous embodiment, the carrier tube is in the conveying tube arranged substantially axially parallel but not coaxial. This makes it possible to attach a signaling element opposite the axis offset on the conveyor pipe, which indicates complete closure of the delivery pipe by the closure member. Help this reporting element, e.g. B. a built in the signal line flow switch can the pump automatically adjusts itself to the viscosity of the pumped medium and the back pressure to adjust. In this way, the optimal one can automatically operate even with large temperature fluctuations Efficiency can be achieved. In addition, the reporting element can also be a possible one Show damage to the closure member, and warning signals can be triggered or the closure member is removed directly from the delivery cycle by the pump control without interrupting the funding.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit schematischen Zeichnungen beschrieben.In the following, the invention is described on the basis of exemplary embodiments in conjunction with schematic drawings.

Dabei zeigt:It shows:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer möglichen Ausführung der erfindungsgemäßen Pumpe; Figure 1 is a schematic longitudinal section of a possible embodiment of the pump according to the invention.

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt einer weiteren möglichen Ausführung der erfindungsgemäßen Pumpe; Fig. 2 shows a schematic longitudinal section of a further possible embodiment of the pump of the invention;

Fig. 3 die Schnittansicht entlang der Linie A-B in Fig. 1 entsprechend einer coaxialen Ausführung der erfindungsgemäßen Pumpe; . Fig. 3 is a sectional view taken along line AB in Figure 1 in accordance with a coaxial design of the pump according to the invention;

Fig. 4 die Schnittansicht entlang der Linie A-B in Fig. 1 entsprechend einer achsparallelen Ausführung der erfindungsgemäßen Pumpe mit einem Meldeanschluß je Verschlußglied. Fig. 4 shows the sectional view along the line AB in Fig. 1 corresponding to an axially parallel design of the pump according to the invention with a signaling connection per closure member.

In Fig. 1 ist schematisch ein Längsschnitt der erfindungsgemäßen Pumpe in einer vorteilhaften Ausführungsform dargestellt. In einem Förderrohr 1 befindet sich ein Trägerrohr 3, welches mit Hilfe von Streben 4 mit dem Förderrohr 1 verbunden ist. Auf dem Trägerrohr 3 sind in Förderrichtung hintereinander volumenveränderliche Verschlußglieder 2 angeordnet, welche im Zustand ihres kleinsten Volumens einen möglichst großen Durchflußquerschnitt ermöglichen oder im Zustand ihres größten Volumens den Durchflußquerschnitt komplett verschließen. Die Verschlußglieder 2 werden durch Spannelemente 5 am Trägerrohr 3 gehalten. Die Betätigung der einzelnen Verschlußglieder 2 erfolgt pneumatisch oder hydraulisch, jeweils durch eine zugeordnete Leitung 6, welche sich vorteilhafterweise im Inneren des Trägerrohres 3 befindet und durch dessen Wandung sowie durch die Wandung des Förderrohres 1 nach außen geführt ist.In Fig. 1 is a longitudinal section of the pump according to the invention in an advantageous embodiment schematically. In a conveyor tube 1 there is a carrier tube 3 which is connected to the conveyor tube 1 with the aid of struts 4 . On the support tube 3 , volume-variable closure members 2 are arranged one behind the other in the conveying direction, which in the state of their smallest volume enable the largest possible flow cross-section or completely close the flow cross-section in the state of their largest volume. The closure members 2 are held by clamping elements 5 on the support tube 3 . The individual closure members 2 are actuated pneumatically or hydraulically, in each case by an associated line 6 , which is advantageously located in the interior of the carrier tube 3 and is guided through the wall thereof and through the wall of the delivery tube 1 to the outside.

In Fig. 2 ist schematisch ein Längsschnitt der erfindungsgemäßen Pumpe in einer möglichen Ausführung analog Fig. 1 dargestellt, jedoch sind Ein- und Austrittsquerschnitt des Förderrohres 1 sowie des durch das Trägerrohr 3 vorgegebenen Förderquerschnittes nicht parallel angeordnet.In Fig. 2 shows schematically a longitudinal section of the pump of the invention in a possible embodiment analogous to FIG. 1, however, the inlet and outlet cross-section of the conveyor pipe 1 and the predetermined by the carrier tube 3 conveying cross-section arranged non-parallel.

In Fig. 3 ist schematisch ein Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 1 dargestellt, wobei das Trägerrohr 3 zum Förderrohr 1 coaxial angeordnet ist. FIG. 3 schematically shows a section along the line AB in FIG. 1, the carrier tube 3 being arranged coaxially with the delivery tube 1 .

In Fig. 4 ist schematisch ein Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 1 dargestellt, wobei das Trägerrohr 3 zum Förderrohr 1 im wesentlichen parallel aber nicht coaxial angeordnet ist. Auch ist dem nun ebenfalls zum Förderrohr 1 parallel aber nicht coaxial angeordneten Verschlußglied 2 in einer besonders vorteilhaften Ausführung eine Meldeleitung 7 zugeordnet, welche vom zugeordneten Verschlußglied 2 - im Zustand seines größten Volumens - verschlossen wird.In Fig. 4 shows schematically a section along the line AB in Fig. 1, wherein the carrier tube 3 is arranged coaxial but not parallel to the conveyor pipe 1 substantially. Also, the now also to the conveyor pipe 1 parallel but not coaxial arranged closure member 2 is associated with a signal line 7 in a particularly advantageous embodiment, which from the associated closure member 2 - is closed - in the state of its largest volume.

Claims

1. Piston pump with at least three in or on a delivery pipe ( 1 ) any cross-section arranged one behind the other in the delivery direction, characterized in that they are designed as volume-variable closure members ( 2 ) which the delivery pipe ( 1 ) individually, together or in a sensible order in Can close or open the conveying direction.

2. Piston pump according to claim 1, characterized in that the delivery pipe ( 1 ) contains a carrier pipe ( 3 ) on which the closure members ( 2 ) are attached.

3. Piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier tube ( 3 ) to the delivery tube ( 1 ) is arranged coaxially.

4. Piston pump according to claims 1 and 2, characterized in that the carrier tube ( 3 ) to the delivery tube ( 1 ) is arranged substantially axially parallel but not coaxially.

5. Piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that the axis offset with respect to a signal line ( 7 ) per closure member ( 2 ) is arranged on the delivery pipe ( 1 ).

6. Piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that in the conveying direction in front of and behind the closure members, the delivery pipe ( 1 ) can each be designed as a nozzle or diffuser with a useful cross section in order to achieve a flow-comparing effect.