DE3709785A1

DE3709785A1 - Positive-displacement pump with oscillating displacers

Info

Publication number: DE3709785A1
Application number: DE19873709785
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl Ing Hofmann
Original assignee: Walter Hofmann GmbH
Current assignee: Walter Hofmann GmbH
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-10-06
Anticipated expiration: 2007-03-26
Also published as: FR2612992A1; FR2612992B3; DE3709785C2

Abstract

The invention concerns a positive-displacement pump in which the displacers are non-positively connected to the pump drive by means of a rigid linkage during the discharge stroke, while during the intake stroke the displacers are restored by means of an auxiliary force. Its purpose is to subject the course of motion and acceleration of the displacer until the desired permissible negative pressure has been reached to the pump drive with simple means during the intake stroke, in systems where the displacers are non-positively connected to the pump drive, and to adapt the maximum suction force to the desired permissible negative pressure easily. The invention proposes that a gas or liquid under pressure be used as the auxiliary force for restoring the displacer(s) during the intake stroke, one whose pressure can preferably be set and altered throughout the entire intake stroke. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe, bei der die Verdränger beim Förderhub mittels starrer Gestänge mit dem Pumpenantrieb kraftschlüssig in Verbindung stehen, während beim Saughub die Rückstellung der Verdränger mittels einer Hilfskraft erfolgt.The invention relates to a positive displacement pump, in which the Displacer during the conveying stroke by means of rigid rods with the Pump drive are non-positively connected while during the suction stroke, the resetting of the displacers by means of a Student assistant.

Der maximale Unterdruck beim Saughub von Verdrängerpumpen mit oszillierenden Verdrängern ist abhängig von den geo metrischen Verhältnissen in den Ansaugleitungen und -ventilen, vom Vordruck, der Viskosität der Förderflüssigkeit und von der maximalen Beschleunigung der anzusaugenden Flüssigkeit; deren maximale Beschleunigung wiederum ist abhängig von der maximalen Beschleunigung des Verdrängers des Saughubes.The maximum negative pressure during suction stroke of positive displacement pumps with oscillating displacers depends on the geo metric conditions in the intake pipes and valves, the admission pressure, the viscosity of the pumped liquid and the maximum acceleration of the liquid to be drawn in; their maximum acceleration in turn depends on the maximum acceleration of the displacement of the suction stroke.

Bei jeder Flüssigkeit gibt es einen bestimmten Unterdruck, bei dessen Unterschreiten die Flüssigkeit in die Dampf phase übergeht (Kavitatsionsgefahr) oder aber gelöste Gase freigesetzt werden, die dann die Förderung der Pumpe störend beeinflussen können, z. B. durch Pulsationen. Es gibt dabei Fälle, bei denen die Freisetzung von gelösten Gasen auf jeden Fall vermieden werden muß.Every liquid has a certain negative pressure, when it falls below the liquid in the vapor phase passes (risk of cavitation) or dissolved gases are released, which then disrupt the delivery of the pump can influence, e.g. B. by pulsations. There is Cases where the release of dissolved gases occurs must be avoided in any case.

Bei den bekannten Verdrängerpumpen mit oszillierenden Verdrängern, die über Kurven- bzw. Kurbeltriebe oder über Hydraulikzylinder angetrieben werden, wird die Beschleu nigung bei den Saughüben der Verdränger in der Regel auf formschlüssige Art vom Pumpenantrieb abgeleitet, d. h. die Saughübe erfolgen auf formschlüssige mechanische oder hydraulische Art zwingend. Bei derartigen formschlüssig ausgeführten Saughüben kann der gewünschte zulässige Saug unterdruck unterschritten werden, wenn sich der Ansaug widerstand in unzulässigem Maße vergrößert. Dieses kann beispielsweise eine Folge sein von Separationen in den Ansaugeleitungen, sich verändernden geometrischen Verhält nissen, von sich zusetzenden Ansaugfiltern, von Viskosi tätserhöhungen, von Temperaturänderungen oder Drehzahler höhungen.In the known positive displacement pumps with oscillating Displacement, the curve or crank drives or Hydraulic cylinders are driven, the acceleration the suction strokes of the displacers as a rule positive type derived from the pump drive, d. H. the Suction strokes take place on positive mechanical or hydraulic type mandatory. With such positive executed suction strokes can the desired permissible suction underpressure if the intake resistance increased to an unacceptable degree. This can for example, be a consequence of separations in the Intake lines, changing geometric relationships nissen, from clogging suction filters, from viscose increases in temperature, temperature changes or speed increases.

Bei einer anderen bekannten Art von Verdrängerpumpen werden die Verdränger während der Saughübe durch vorgespannte Federn betätigt. In der Regel folgen dabei die Verdränger tastend der Kinematik des Antriebsmechanismus, d. h. die Kraft für die Saughübe wird von Federn aufgebracht, die Beschleunigung durch den Antriebsmechanismus bestimmt. Vergrößert sich der Ansaugwiderstand durch die bereits ge nannten Einflüsse so stark, daß die Federkraft nicht ausreicht, die Verdränger dem Antriebsmechanismus mit der vom Antriebs mechanismus vorgegebenen Geschwindigkeit folgen zu lassen, so geraten Antriebsmechanismus und Übertragungselemente für die Verdränger außer Eingriff bzw. außer Kontakt. Bis zu dem vom Antriebsmechanismus vorgegebenen Beginn der Förder hübe haben die Verdränger dann ihre Saughübe noch nicht vollendet. Werden die Federn so stark ausgeführt, daß die Erscheinung nicht eintreten kann, verstärken sich die erwähnten Probleme bezüglich der Unterschreitung des gewünschten zulässigen Unterdruckes.In another known type of positive displacement pumps the displacers by prestressed during the suction strokes Springs actuated. As a rule, the displacers follow groping the kinematics of the drive mechanism, d. H. the Force for the suction strokes is applied by springs that Acceleration determined by the drive mechanism. The suction resistance increases due to the already ge named influences so strong that the spring force is insufficient, the displacer the drive mechanism with that of the drive mechanism to follow the specified speed, drive mechanism and transmission elements for the displacers out of engagement or out of contact. Up to the start of the delivery specified by the drive mechanism the displacers do not yet have their suction strokes accomplished. Are the springs so strong that the Appearance cannot occur, the intensify problems mentioned below the shortfall desired negative pressure.

Ein Nachteil der Verdrängerrückführung durch Federn ist die infolge der Federkennlinie größere mögliche Kraft bei Beginn der Saughübe als am Ende der Saughübe. Gravierend ster Nachteil der beschriebenen Systeme ist aber die schwer zu realisierende schnelle Anpassung an veränderte Ansaug widerstände oder an unterschiedliche Eigenschaften der zu fördernden Flüssigkeiten.A disadvantage of displacement feedback by springs is that due to the spring characteristic greater possible force Start of the suction strokes than at the end of the suction strokes. Serious But the disadvantage of the systems described is that difficult Fast adaptation to changed intake to be realized resistances or different properties of the promoting liquids.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf diese zuletzt genannten Art von Verdrängerpumpen und hat zum Ziel, die Nachteile der bekannten Systeme zu vermeiden. Insbesondere soll die Aufgabe gelöst werden, bei Systemen mit nicht formschlüssiger Verbindung der Verdränger mit dem Pumpen antrieb beim Saughub den Bewegungs- und Beschleunigungs verlauf des Verdrängers bis zur Erreichung des gewünschten zulässigen Unterdrucks dem Pumpenantrieb mit einfachen Mitteln zu unterwerfen und die maximale Saugkraft leicht an den gewünschten zulässigen Unterdruck anzupassen.The invention particularly relates to the latter mentioned type of positive displacement pumps and aims to To avoid disadvantages of the known systems. In particular the task is to be solved in systems with not positive connection of the displacer with the pump drives the movement and acceleration during the suction stroke course of the displacer until the desired one is reached permissible negative pressure the pump drive with simple Submit means and the maximum suction power easily to adapt to the desired permissible negative pressure.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Verdrängerpumpe der eingangs genannten Art vorgeschlagen, als Hilfskraft für die Rückstellung des oder der Verdränger beim Saughub ein Druckgas bzw. eine Druckflüssigkeit zu verwenden, deren Druck vorzugsweise während des gesamten Saughubes einstell- und veränderbar sein kann. To solve this problem is a positive displacement pump proposed of the type mentioned, as an assistant for resetting the displacer (s) during the suction stroke to use a pressurized gas or a pressurized liquid, the Adjust pressure preferably during the entire suction stroke and can be changeable.

Eine Verdrängerpumpe kann dabei beispielsweise so ausge bildet sein, daß der Verdränger - oder gegebenenfalls auch die Verdränger - ein in einem ein Saug- und ein Druck ventil aufweisendem Pumpenzylinder oszillierend gelagerter, über ein Antriebsgestänge mit einer Kurvenrolle von einer auf der Antriebswelle des Antriebsmotors befestigten Kurvenscheibe gesteuerter Kolben ist, der zur kraftschlüssi gen Verbindung mit dem Pumpenantrieb bzw. der Kurvenscheibe beim Saughub mit einem Druckluftzylinder in Verbindung steht. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung kann der Kolben des am Pumpenrahmen gehaltenen Druckluft zylinders unmittelbar auf dem Antriebsgestänge des Kolbens angeordnet sein.A positive displacement pump can, for example, look like this forms that the displacer - or possibly also the displacers - one in one suction and pressure valve cylinder with oscillating bearings, via a drive linkage with a cam roller of one attached to the drive shaft of the drive motor Cam-controlled piston is used for frictional locking connection with the pump drive or cam disc is connected to a compressed air cylinder during the suction stroke. In a particularly simple embodiment of the invention the piston of the compressed air held on the pump frame cylinder directly on the drive linkage of the piston be arranged.

Am Antriebsgestänge des Verdrängers, oder bei mehreren Verdrängern am Antriebsgestänge jedes einzelnen Verdrängers, wird ein Zylinder für einen vorzugsweise kompressiblen Energieträger , also etwa ein Pneumatikzylinder, vorgesehen, dessen Kraft bei Beaufschlagung mit Druckluft so wirkt, daß der Verdränger einen Saughub ausführt. Bei genügend großer Pneumatikzylinderkraft wird das Antriebsgestänge mit seinen Kraftübertragungselementen rückstellend gegen den An triebsmechanismus gedrückt. Es werden also auch dabei Be wegungs- und Beschleunigungsverlauf des Verdrängers vom Pumpenantrieb vorgegeben, wie es auch bei einer form schlüssigen Bewegungsübertragung der Fall ist. On the drive linkage of the displacer, or if there are several Displacers on the drive linkage of each individual displacer, becomes a cylinder for a preferably compressible Energy source, such as a pneumatic cylinder, provided whose force when compressed air acts so that the displacer performs a suction stroke. If it is big enough Pneumatic cylinder force becomes the drive linkage with its Power transmission elements resetting against the An drive mechanism pressed. So there are also Be displacement and acceleration course of the displacer from Pump drive specified, as is also the case with a form conclusive motion transmission is the case.

Wird der Pneumatikzylinder so angeordnet, daß seine Kraft in oder parallel zur Bewegungsrichtung des Verdrängers wirkt, steht über den gesamten Bewegungsbereich stets eine gleichgroße Kraft zur Verfügung, deren Größe durch Luft druck und wirksame Kolbenfläche des Pneumatikzylinders bestimmt wird. Die Kraft teilt sich auf in einen Saug kraftanteil und in einen auf den Pumpenantrieb wirken den Anteil. Bei Stillstand der Pumpe - wenn also der Saug kraftanteil Null ist - wirkt die gesamte Pneumatikzylinder kraft auf den Antrieb.If the pneumatic cylinder is arranged so that its force acts in or parallel to the direction of movement of the displacer, an equally large force is always available over the entire range of motion, the size of which is determined by air pressure and effective piston area of the pneumatic cylinder. The force is divided into a suction force component and the component acting on the pump drive. When the pump is at a standstill - i.e. when the suction force component is zero - the entire pneumatic cylinder acts on the drive.

Bei laufender Pumpe kann die tatsächlich wirkende Saug kraft durch die bereits erwähnten Einflüsse gerade so groß werden wie die Pneumatikzylinderkraft. Mit Hilfe des leicht einstellbaren und auch schnell veränderbaren Luftdruckes kann jederzeit die gewünschte maximale Saugkraft und somit der gewünschte maximale Unterdruck für das Fördermedium einge stellt werden. Der gewünschte Unterdruck kann dann nicht unterschritten werden, weder durch die bereits erwähnten saugwiderstandserhöhenden Einflüsse noch durch Erhöhung der Pumpendrehzahl. Reicht die eingestellte Pneumatikzylinder kraft nicht aus, den Verdränger mit der der Kinematik des Antriebsmechanismus entsprechenden Geschwindigkeit folgen zu lassen, so gerät das Antriebsgestänge des Verdrängers außer Kraftschluß mit dem Antriebsmechanismus.When the pump is running, the suction can actually act just as big due to the influences already mentioned become like the pneumatic cylinder force. With the help of the easy adjustable and also quickly changeable air pressure the desired maximum suction power at all times and thus the desired maximum vacuum for the pumped medium be put. The desired negative pressure can then not below, neither by the already mentioned Influences increasing suction resistance by increasing the Pump speed. Reaches the set pneumatic cylinder do not force the displacer with that of the kinematics of the Follow the drive mechanism at the appropriate speed to let, so the drive linkage of the displacer out of friction with the drive mechanism.

Ein weiterer Vorteil der Saughubrealisierung mit Hilfe von Fremdenergie ist deren leichte Abschaltbarkeit. Dieses ist gerade bei den hier behandelten Pumpen, bei denen die Verdränger während der Förderhübe mechanisch angetrieben werden, von Vorteil, weil durch einfaches Abschalten der Druckluft und Entlüften des Pneumatikzylinders der Ver dränger, wenn er hängend angeordnet ist und durch sein Gewicht nach unten gezogen wird, in seiner Endlage verbleibt und trotz weiterlaufendem Pumpenantrieb nicht mehr an einer Förderung teilnimmt.Another advantage of suction stroke realization with the help of External energy is its easy switch-off. This is just for the pumps dealt with here, for which the Mechanically driven displacer during the conveying strokes be advantageous because simply by switching off the Compressed air and venting the pneumatic cylinder of the ver urge if it is hanging and through Weight is pulled down, remains in its end position and no longer starts despite the pump drive running participates in a grant.

Es lassen sich so mit wenig Aufwand Pumpensysteme realie sieren, bei denen viele Einzelpumpen von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben werden, wobei die Förderung einzelner Pumpen wahlweise durch Abschalten der Druckluft für die betreffende Pumpen unterbrochen werden kann.Pump systems can be implemented with little effort sieren, where many individual pumps from a common Drive to be driven, promoting individual Pumping optionally by switching off the compressed air for the relevant pumps can be interrupted.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein einfaches Aus führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe dargestellt.On the attached drawing is a simple off leadership example of a positive displacement pump according to the invention shown.

Eine auf einer Antriebswelle 1 befestigte Kurbelscheibe 2 erzeugt bei ihrer Drehung über eine außen am Kurvenumfang anliegende Kurvenrolle 3 in dem Verdrängerantriebsgestänge 4 und damit für den Verdränger 5 selbst eine Axialbewegung. Der Verdränger 5 gleitet in einem Pumpenzylinder 6. Nimmt bei Drehung der Kurbelscheibe 2 der auf die Rolle 3 wir kende Kurbelscheibenradius zu, wird der Förderhub ausge führt. Der Verdränger bewegt sich dabei in Pfeilrichtung 7, wobei die Kraft vom Antrieb 1, 2 aufgebracht wird.A crank disk 2 fastened on a drive shaft 1 generates an axial movement when it rotates via a cam roller 3 which lies on the outside of the cam circumference in the displacer drive linkage 4 and thus for the displacer 5 itself. The displacer 5 slides in a pump cylinder 6 . Increases with rotation of the crank disc 2 on the roller 3 we kende crank disc radius, the delivery stroke is carried out. The displacer moves in the direction of the arrow 7 , the force being applied by the drive 1 , 2 .

Beim Förderhub ist das Saugventil 9 geschlossen und das Fördermedium wird durch das Druckventil 10 aus dem Zylinder 6 herausgedrückt.During the delivery stroke, the suction valve 9 is closed and the delivery medium is pressed out of the cylinder 6 by the pressure valve 10 .

Nimmt der Kurvenscheibenradius ab, wird der Saughub aus geführt, wobei die Kraft von Druckluft 11 aufgebracht wird, die auf einen auf dem Gestänge 4 befestigten Kolben 12 wirkt, der in einem sich am Pumpenrahmen 13 abstützenden Zylinder 14 gleitet. Gestänge und Verdränger bewegen sich dabei in Pfeilrichtung 8. Bei genügend großer Kraft auf den Kolben 12 folgt die Rolle 3 dem Kurvenscheibenumfang von Kurve 2, so daß Bewegungs- und Beschleunigungsablauf des Verdrängers durch die Kurvenform bestimmt werden.If the cam disc radius decreases, the suction stroke is carried out, the force of compressed air 11 being applied, which acts on a piston 12 fastened to the linkage 4 , which slides in a cylinder 14 supported on the pump frame 13 . Linkage and displacer move in the direction of arrow 8 . With sufficient force on the piston 12 , the roller 3 follows the cam disk circumference of curve 2 , so that the displacement and acceleration sequence of the displacer are determined by the curve shape.

Claims

1. Displacement pump with oscillating displacers, in which the displacers are non-positively connected to the pump drive during the delivery stroke by means of a rigid linkage, while during the suction stroke the displacement of the displacers is carried out by means of an assistant, characterized in that the auxiliary force is a compressed gas or a pressure fluid is.

2. Displacement pump according to claim 1, characterized in that the pressure of the compressed gas or the hydraulic fluid adjustable and changeable during the entire suction stroke is.

3. positive displacement pump according to claim 1 and 2, characterized in that the displacer of the positive displacement pump in a suction ( 9 ) and a pressure valve ( 10 ) have the pump cylinder ( 6 ) oscillating, via a drive linkage ( 4 ) with a The cam roller ( 3 ) is a piston ( 5 ) controlled by a cam ( 2 ) attached to the drive shaft ( 1 ) of the drive motor, which is connected to a compressed air cylinder ( 12 , 14 ) for a positive connection with the pump drive or the cam during the suction stroke .

4. positive displacement pump according to claim 1 to 3, characterized in that the piston ( 12 ) of the held on the pump frame TEN compressed air cylinder ( 14 ) on the drive linkage ( 14 ) of the piston ( 5 ) is arranged.