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DE19600667A1 - Pumping procedure - Google Patents

Pumping procedure

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Publication number
DE19600667A1
DE19600667A1 DE1996100667 DE19600667A DE19600667A1 DE 19600667 A1 DE19600667 A1 DE 19600667A1 DE 1996100667 DE1996100667 DE 1996100667 DE 19600667 A DE19600667 A DE 19600667A DE 19600667 A1 DE19600667 A1 DE 19600667A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
displacer
pumping method
pump according
pump
face
Prior art date
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Ceased
Application number
DE1996100667
Other languages
German (de)
Inventor
Rainer L M Dipl Ing Klopp
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of DE19600667A1 publication Critical patent/DE19600667A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/08Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
    • F04B43/084Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members the tubular member being deformed by stretching or distortion

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The displacement component of the pump has a jacket with an elastically variable surface and is squeezed through a reversible drive. The displacement component is fixed on the side which faces away from the drive, and may be square, cylindrical, ball-shaped or similar, and may have an end face which is rotatable and reversible around an axis which passes through the end face. The displacement component may be provided with two end faces, and the jacket can be supported by movable rods. The energy for driving of displacement component may be in the form of an electric current from a cable connector.

Description

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Pumpverfahren, bei dem ein Fluid mit Vergrößerung eines Raumes durch einen sich dabei öffnenden Einlaßkanal angesaugt und mit Verkleinerung des Raumes durch einen sich dabei öffnenden Auslaßkanal ausgestoßen wird, sowie eine ebenso neuartige Pumpe zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem von einem Pumpengehäuse um­ schlossenen Raum und mit im Pumpengehäuse angeord­ neten, in Durchflußrichtung öffnenden Einlaß- und Auslaßventilen.The invention relates to a novel pumping method, in which a fluid passes through with enlargement of a space an inlet channel opening in the process and with a reduction of the space by oneself thereby opening outlet channel is ejected, and an equally novel pump for performing this Procedure, using one of a pump housing closed room and arranged in the pump housing neten, opening in the flow direction and Exhaust valves.

Verdrängerpumpen sind unter anderem in Form von kolben-, Plunger-, Membran-, Schlauch-, Zahnrad- und Sichelpumpen bekannt.Positive displacement pumps are in the form of piston, plunger, membrane, hose, gear wheel and sickle pumps known.

Schwierigkeiten beim Betrieb dieser Pumpen ergeben sich dann, wenn zum Beispiel kontaminierte, toxische oder mit pathogenen Keimen belastete Fluide gepumpt oder auch generell absolute, konstruktiv gesicherte Leckagefreiheit für den Pumpvorgang gefordert werden.Difficulties in operating these pumps arise when, for example, contaminated, toxic or fluids contaminated with pathogenic germs or also generally absolute, constructively secured Leakage free for the pumping process are required.

Schwachstellen dieser bekannten Konstruktionen sind unter anderem üblicherweise die Dichtungselemente, die z. B. bei Kolben- oder Plungerpumpen einer fort­ währenden mechanischen Reibung oder bei Membran­ pumpen einer permanenten Biegebeanspruchung ausge­ setzt sind. Weaknesses of these known constructions are among other things usually the sealing elements, the z. B. in piston or plunger pumps one continues during mechanical friction or with membrane pump out a permanent bending stress sets are.  

Versagen beispielsweise die Dichtungen der Kolben­ stangen einer Plungerpumpe, so kann das zu pumpen­ de Fluid nach außen treten und unter Umständen die Umgebung gefährden.For example, the piston seals fail rods of a plunger pump, so that can pump de fluid to the outside and possibly the Endanger the environment.

Diesen prinzipiellen Nachteil versucht man unter anderem zum Beispiel dadurch zu umgehen, daß die Dichtungen doppelt ausgeführt oder zu gesamten Dichtungssystemen gestaltet werden, zum Beispiel Doppel-Membranen bei Membranpumpen oder Mehrfach­ dichtungen bei Kolben-/Plungerpumpen mit teilweise ausgeführten Lösungen für Zwischenkammern mit speziellen Dichtungsfluiden als Puffer zu den eigentlichen Arbeitsfluiden.This basic disadvantage is tried under to avoid other things, for example, that the Double seals or all over Sealing systems can be designed, for example Double diaphragms in diaphragm pumps or multiple Seals on piston / plunger pumps with partial solutions for intermediate chambers with special sealing fluids as a buffer to the actual working fluids.

Allen diesen Lösungen haftet jedoch der prinzi­ pielle Nachteil an, daß es bei Versagen des Dicht­ ungssystems direkt oder indirekt zu einem Austritt des Förderfluides in die Umgebung oder zu einer Vermischung umgebender Stoffe mit dem eigentlichen Förderfluid mit allen damit zusammenhängenden Problemen kommen kann.However, the prince is liable for all these solutions pielle disadvantage to the fact that when the seal fails system directly or indirectly to an exit of the conveying fluid into the environment or to one Mixing of surrounding substances with the actual one Conveying fluid with all related Problems can come up.

Die fluidische Verfahrenstechnik ist deshalb seit langem dazu übergegangen, bestimmte Prozesse, bei denen höhere Arbeitsdrücke als ca. 10 bar benötigt werden, grundsätzlich im sogenannten "Batch-Verfahr­ en" abzuwickeln, also nicht kontinuierlich, und konsequenterweise zu versuchen, viele "Konti-Pro­ zesse" auf Druckniveaus abzusenken, bei denen der Einsatz hermetisch, also konstruktiv unbedingt dichter Pumpen möglich ist. Fluidic process engineering has therefore been around since long passed certain processes, at which require higher working pressures than approx. 10 bar are, basically in the so-called "batch process ", ie not continuously, and consequently trying to many "Konti-Pro processes "to lower pressure levels at which the Use hermetically, so constructively absolutely tight pumps is possible.  

Derartige Konstruktionen sind im Bereich der Strömungsmaschinen als Spaltrohrmotorpumpen oder als Kreiselpumpen mit magnetisch ange­ triebenem Impeller(Laufrad) bekannt und werden in der Niederdruck-Verfahrenstechnik für den fluidischen Stofftransport zunehmend und in hohen Stückzahlen mit gutem Erfolg eingesetzt.Such constructions are in the field of Turbomachines as canned motor pumps or as centrifugal pumps with magnetically attached driven impeller (impeller) and become known in low pressure process engineering for fluidic mass transfer increasingly and in high quantities used with good success.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Pump­ verfahren sowie eine Pumpenkonstruktion anzu­ geben, die es ermöglichen, Flüssigkeiten auch gegen höhere Drücke schonend und für die Um­ welt sicher zu pumpen. Dabei soll die Sicher­ heit vor Leckagen konstruktiv gleichermaßen hoch oder noch deutlicher sein als bei den zuvor genannten Strömungsmaschinen und außer­ dem sollen die beim Pumpen im Fluid erzeugten Scherkräfte möglichst verringert werden.The object of the invention is therefore a pump proceed as well as a pump construction give that allow liquids too gentle against higher pressures and for the environment to pump the world safely. The safe design against leaks alike be high or even clearer than the aforementioned flow machines and except that should be generated during pumping in the fluid Shear forces are reduced as much as possible.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch ge­ löst, daß die Volumenänderung des Raumes durch einen darin befindlichen Verdrängerkörper er­ folgt, der einen elastisch oberflächenverän­ derlichen Mantel besitzt und durch einen rever­ sierbaren Antrieb wringbar ist.According to the invention the task is ge triggers that the volume change of the room through a displacer in it follows, which has an elastic surface change own coat and by a rever adjustable drive is wringable.

Somit wird das zu pumpende Fluid von einem beliebig stabil gestaltbaren, formunveränder­ lichen Pumpenraum umschlossen, der lediglich über das oder die Saugventile einen Eingang und über das oder die Saugventile einen Ausgang hat, während die Energieübertragung auf den Antrieb des Verdränger-(Wring-)körpers mittels Draht oder drahtlos geschieht, was im ersteren Falle eine lediglich statisch beanspruchte Dichtung erfordert, deren zuverlässige Funktion selbst bei hohen Druckdifferenzen und kritischen Förderfluiden nach heutigem Stand der Technik schon lange kein Problem mehr darstellt.Thus, the fluid to be pumped by one Any shape that can be designed in a stable manner enclosed pump room, the only an inlet via the suction valve or valves  and an outlet via the suction valve or valves has while the energy transfer to the Drive of the displacer body by means of Wire or wireless is what happens in the former In the case of a statically stressed one Seal requires their reliable function even with high pressure differences and critical Delivery fluids according to the current state of the art no longer a problem.

Das Pumpverfahren und die so beschriebene Pumpe können somit als konstruktiv leckagefrei und hermetisch dicht bezeichnet werden. Auch kann durch geeignete Ausgestaltung der Saug- und Druckventile als einzigen Stellen mit höheren Strömungsgeschwindigkeiten sichergestellt werden, daß im Fluid auftretende Scherkräfte niedrig bleiben, da die Wirkung des Wringkörpers selbst keine zusätzlichen Scherkräfte ins Fluid indu­ ziert.The pumping method and the pump so described can thus be constructively leak-free and be hermetically sealed. Can too by suitable design of the suction and Pressure valves as the only places with higher Flow velocities are ensured that shear forces occurring in the fluid are low remain because the effect of the wringer itself no additional shear forces in the fluid indu graces.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdränger-(Wring-)körpers als Zylinder mit Mantelfläche 3 und den Stirnflächen 1 und 2 in Grundstellung. Die obere Stirnfläche 2 wird mit mindestens zwei Gleitnocken 6 in Führungen 7 gegen Drehung arretiert und axial geführt, während die untere Stirnfläche 1 mit dem frei im Pumpen­ raum aufgehängten Antrieb B fest verbunden ist. Fig. 1 shows a preferred embodiment of the displacement (wring) body according to the invention as a cylinder with a lateral surface 3 and the end faces 1 and 2 in the basic position. The upper end face 2 is locked with at least two sliding cams 6 in guides 7 against rotation and axially guided, while the lower end face 1 is firmly connected to the drive B freely suspended in the pump chamber.

Der Zylindermantel 3 ist elastisch oberflächen­ veränderlich ausgeführt, welches im gezeigten Beispiel durch axiale Verstärkungsstangen 5 geschieht, die mit den Stirnflächen 1 und 2 in Gelenken 4 kardanisch aufgehängt sind und die radialen Kräfte des Wringvorganges überwiegend aufnehmen. In diesem Falle ist es empfehlenswert, in Zylindermitte eine Zugfeder 9 anzuordnen, die eine permanente Längsdruckkraft in die Verstärkungs­ stangen induziert.The cylinder jacket 3 is designed to be resiliently variable, which is done in the example shown by axial reinforcing rods 5 , which are gimbally suspended with the end faces 1 and 2 in joints 4 and predominantly absorb the radial forces of the wringing process. In this case, it is recommended to arrange a tension spring 9 in the middle of the cylinder, which induces a permanent longitudinal compressive force in the reinforcing rods.

Der aus einem fluiddichten Werkstoff bestehende elastisch oberflächenveränderliche Zylindermantel 3 kann jedoch auch mittels eines axialen oder axial­ tangentialem Netzwerk aus Seilen verstärkt werden, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei dann die Innenfeder 9 als Druckfeder auszubilden ist, damit der Zylinder­ mantel stets axial vorgespannt bleibt. In diesem Falle sind die Aufhängungen 4 reine Fixpunkte.However, the cylinder jacket 3 , which is made of a fluid-tight material and can be changed in terms of surface area, can also be reinforced by means of an axial or axially tangential network of ropes, as shown in FIG. 2, the inner spring 9 then being designed as a compression spring so that the cylinder jacket always remains axially preloaded . In this case the suspensions are 4 fixed points.

Die Wirkung des Wringeffektes wird nun über einen Vergleich von Fig. 1 mit Fig. 2 deutlich dargestellt: Führt der im Pumpenraum fixierte und mit der unteren Stirnfläche fest verbundene Antrieb 8 aus der in Fig. 1 gezeigten Grundstellung eine Winkeldrehung aus, verringert sich das Volumen des Verdränger­ körpers in Abhängigkeit vom Grad der Winkeldrehung solange, bis theoretisch aus einem Zylinder zwei sich an der Spitze berührende Kegel entstehen, wobei die Volumenreduzierung nicht exakt 2/3 beträgt, da die jeweilige Kegelhöhe kleiner ist als die halbe Zylinderlänge. The effect of the wringing effect is now clearly shown by comparing FIG. 1 with FIG. 2: If the drive 8 fixed in the pump chamber and firmly connected to the lower end face performs an angular rotation from the basic position shown in FIG. 1, the volume decreases of the displacer as a function of the degree of angular rotation until theoretically two cones touching at the tip arise from one cylinder, the volume reduction not being exactly 2/3, since the respective cone height is less than half the cylinder length.

Führt man beispielsweise einen derartigen Wring­ körper als geraden symmetrischen Zylinder mit einem Durchmesser für beide Stirnflächen von ca. 8 cm aus und nimmt für die Zylinderlänge ein Maß von 18 cm, ergibt sich bei einer Reversier­ frequenz von 60 Hz in praktischer Ausgestaltung eine Pumpleistung von ca. 30 Litern pro Minute, was bei einer Förderdruckdifferenz von 100 Bar etwa einer hydraulischen Leistung von 3 Kw ent­ spricht.If you do such a wring, for example body as a straight symmetrical cylinder with a diameter for both end faces of approx. 8 cm and takes up for the cylinder length Dimension of 18 cm results from a reversing frequency of 60 Hz in a practical design a pump capacity of approx. 30 liters per minute, what with a delivery pressure difference of 100 bar about a hydraulic power of 3 Kw ent speaks.

Fig. 3 zeigt nun eine erfindungsgemäß beispiel­ hafte Normalausführung einer HDVP (Hermetisch dichte Verdrängerpumpe) mit dem in Fig. 1 und 2 beschriebenen Verdrängerkörper nach dem Wring- Prinzip, mit dem das erfindungsgemäße Pumpver­ fahren durchgeführt werden kann: Fig. 3 is now an inventive exemplary embodiment of a normal HDVP shows (Hermetically sealed positive-displacement pump) with the displacement body in Figures 1 and 2 described after the wringing principle with which Pumpver the invention can be carried out drive.:

Der Pumpenraum wird gebildet durch eine massive Rohrstrecke 1 und die beiden Schottwände 9 und 10, die jeweils eine Öffnung für das Saugventil 2 bzw. das Druckventil 3 haben.The pump chamber is formed by a massive pipe section 1 and the two bulkheads 9 and 10 , each of which has an opening for the suction valve 2 and the pressure valve 3 .

Der Verdrängerkörper 4 ist mit seiner oberen Stirnfläche in der Fixierung 5 axial verschiebbar gelagert, während seine untere Stirnfläche fest mit dem Antrieb 7 verbunden ist, der wiederum über die Fixierung 6 fest im Pumpenraum positio­ niert ist und seine Energie, in diesem Falle elektrischer Art, über ein Kabel bezieht, welches an der Stelle 11 fest abgedichtet aus dem Pumpen­ raum herausgeführt wird. The displacer 4 is axially displaceably mounted with its upper end face in the fixation 5 , while its lower end face is fixedly connected to the drive 7 , which in turn is positio ned via the fixation 6 in the pump chamber and its energy, in this case electrical type, via a cable, which is sealed at point 11 out of the pump room.

Wie unmittelbar einsichtig, kommt es nun nach Einschaltung des Antriebes und nachfolgend reversierender Wringbewegung des Verdränger­ körpers zur fluidischen Förderung durch die zuvor gefüllte Pumpenkammer dadurch, daß bei Verkleinerung des Verdrängerkörpers Flüssigkeit über das Einlaßventil in die Pumpenkammer strömt, welche nachfolgend bei erneuter Vergrößerung des Verdrängerkörpers über das sich dann öffnende Druckventil aus der Pumpenkammer gedrückt wird, womit sich das erfindungsgemäße Pumpverfahren bestätigt.How immediately obvious, it comes now Switch on the drive and subsequently reversing wringer movement of the displacer body for fluidic promotion by the previously filled pump chamber in that at Reduction of the displacement body liquid flows into the pump chamber via the inlet valve, which subsequently appears when the Displacer over the then opening Pressure valve is pushed out of the pump chamber, with which the pumping method according to the invention approved.

Eine andere, gleichwohl interessante beispielhafte Ausführungsform der HDVP wird in Fig. 4 gezeigt: Die starre Rohrwand 1 bildet zusammen mit den nur von Ventilöffnungen 4 und 5 durchbrochenen Schottwänden 3 und 2 die eigentliche Pumpenkammer, in welcher jetzt der Verdrängerkörper 6, diesmal ohne feste Antriebsverbindung quer zur Strömungs­ richtung in den Führungen 10 bzw. 11 gelagert ist.Another, however interesting, exemplary embodiment of the HDVP is shown in FIG. 4: The rigid tube wall 1 , together with the bulkhead walls 3 and 2 only broken through by valve openings 4 and 5, forms the actual pump chamber, in which the displacement body 6 now, this time without a fixed drive connection is mounted transversely to the flow direction in the guides 10 and 11 .

Die untere Stirnfläche 12 des Verdrängerkörpers ist drehbar, aber nicht axial verschiebbar in der Führung 11 gelagert, während die Führung 10 die axiale Ver­ schiebbarkeit der oberen Stirnfläche 13 sicherstellt.The lower end face 12 of the displacer body is rotatably but not axially displaceably mounted in the guide 11 , while the guide 10 ensures the axial displacement of the upper end face 13 .

An der Stelle 9 ist die Rohrwand entsprechend der Größe der Stirnfläche 12 eben und magnetisch durch­ lässig ausgeführt, während die Stirnfläche 12 selbst als durchmessergroßer Permanentmagnet ausgebildet ist. Der Antrieb 7 besteht aus einem reversierenden Komplementärmagneten mit Energiezufuhr über Kabel 8. At the point 9 , the tube wall is designed to be flat and magnetically casual due to the size of the end face 12 , while the end face 12 itself is designed as a large-diameter permanent magnet. The drive 7 consists of a reversing complementary magnet with energy supply via cable 8 .

Fig. 5 zeigt eine dem Magnetantrieb für höhere Leistungen vorzuziehende Ausführungsform der HDVP als hermetisch dichter Verdrängerpumpe:
Wie üblich besteht die Pumpenkammer aus Rohrwand 1 und lediglich von Saugventil 4 sowie Druckventil 5 unterbrochenen Schottwänden 2 und 3. Der Wringkörper 6 ist mit seiner oberen(linken)Stirnfläche axial beweglich in der durchlässigen Führung 7 gegen Verdrehung fixiert und an der unteren Stirnfläche mit einem Antrieb 8 fest verbunden. Dieser Antrieb enthält zusätzlich einen Mittelfrequenz-Empfänger, der im dann ebenen Bereich 10 der Rohrwand über einen statisch fest abgedichteten Gasspalt von ca. 1 cm Dicke von einem Mittelfrequenz-Sender (ca. 25 kHz) mit bis zu einigen 100 kW elektrischer Energie versorgt werden kann, wodurch auch spezifisch sehr hohe Pumpleistungen mittels drahtloser und damit dichtungsloser Energiezufuhr dargestellt werden können.
Fig. 5 is a the magnetic drive for higher performance is preferable embodiment of the hermetically sealed HDVP as displacement:
As usual, the pump chamber consists of tube wall 1 and only bulkhead walls 2 and 3 interrupted by suction valve 4 and pressure valve 5 . The wringing body 6 is fixed with its upper (left) end face so that it can move axially in the permeable guide 7 against rotation and is firmly connected to a drive 8 on the lower end face. This drive also contains a medium-frequency receiver, which in the then flat area 10 of the pipe wall is supplied with up to a few 100 kW of electrical energy by a medium-frequency transmitter (approx. 25 kHz) via a statically tightly sealed gas gap of approx. 1 cm thickness can, which means that very high pumping capacities can also be represented by means of wireless and thus sealless energy supply.

Speziell für sehr hohe Förderdrücke wird die in Fig. 6 gezeigte Ausführung der HDVP mit Innendruck­ kompensation angegeben:The version of the HDVP with internal pressure compensation shown in FIG. 6 is specified especially for very high delivery pressures:

Die hermetisch dichte Pumpenkammer wird wie zuvor von der Rohrwand 1 und den von Saugventil 4 und Druckventil 5 durchbrochenen Schottwänden 3 und 2 gebildet. Auch ist der Wringkörper 9 nebst Antrieb 8 wie schon beschrieben über die Fixierungen 7 bzw. 6 in der Pumpenkammer gehalten. The hermetically sealed pump chamber is formed, as before, by the tube wall 1 and the bulkhead walls 3 and 2 , through which the suction valve 4 and pressure valve 5 break. Also, as already described, the annular body 9 and the drive 8 are held in the pump chamber via the fixings 7 and 6 .

Die (elektrische) Energiezufuhr des Antriebes erfolge über die statisch an der Stelle 14 problemlos abzudichtende Kabelleitung 15.The (electrical) energy supply of the drive takes place via the cable line 15 which can be statically sealed at the point 14 without any problems.

Hinzu kommt nun eine fluiddichte Verbindung des Innenraumes des Verdränger-(Wring)-körpers 9 über den Kanal 12 mit einem Raum 11, der sich Im Saugraum 13 der Pumpenanlage befindet, wobei der so entstehende Gesamtraum mit einem vorzugs­ weise inerten Gas wie z. B. Stickstoff gefüllt und diese Füllung mit einem Gasdruck vorgespannt wird, der bis in den Bereich des maximal erforder­ lichen Förderdruckes gewählt werden kann.In addition, there is now a fluid-tight connection of the interior of the displacer (wring) body 9 via the channel 12 with a space 11 which is located in the suction space 13 of the pump system, the resulting total space with a preferably inert gas such as, for. B. nitrogen filled and this filling is biased with a gas pressure that can be selected up to the range of the maximally required delivery pressure.

Raum 11 kann entweder von einer fluiddichten dehnbaren Blase mit fluiddurchlässigem Sicher­ heitskäfig 10 gebildet werden oder er ist ein fester Hohlraum, der nur in diesem Fall dann auch außerhalb des Pumpenraumes(nicht gezeigt) oder sogar im Druckraum 16 angeordnet sein kann.Space 11 can either be formed by a fluid-tight stretchable bladder with a fluid-permeable safety cage 10 or it is a solid cavity, which in this case can also be arranged outside the pump space (not shown) or even in the pressure space 16 .

Die unter Berücksichtigung des Kanalvolumens 12 und dem Verhältnis von Gesamtvolumen zu Verdrängungs­ volumen des Verdrängerkörpers zu wählende absolute Größe des Raumes 11 führt nun in Verbindung mit dem zu wählenden Vorspanndruck des Gases dazu, daß sich der Druck im Inneren des Verdrängerkörpers und damit auch in Raum 11 während der Volumenverringerung des Verdrängers sukzessive erhöht, vergleichbar dem Auswringvorgang eines Aufnehmers zur Flächenreinigung mittels einer Flüssigkeit. The absolute size of the space 11 to be selected, taking into account the channel volume 12 and the ratio of the total volume to the displacement volume of the displacer body, in conjunction with the prestressing pressure of the gas to be selected, means that the pressure inside the displacer body and thus also in space 11 gradually increased during the volume reduction of the displacer, comparable to the wringing process of a sensor for surface cleaning by means of a liquid.

Im Grenzfall der Gleichheit von Verdrängungsvolumen und Kompensationsvolumen(Raum 11 plus Kanal) steigt der Gasdruck bis etwa auf den doppelten Wert während des "Saughubes" des Verdrängers und steht anschließend während des "Druckhubes" die Mantelfläche druckkom­ pensierend entlastend für die Pumpenarbeitsleistung zur Verfügung.In the limit, the equality of displacement and compensation volume (room 11 plus channel) increases the gas pressure up to about double during of the "suction stroke" of the displacer and then stands during the "pressure stroke" the lateral surface pressure com Penetrating relief for the pump work performance to disposal.

Anders ausgedrückt: entgegen dem normalen Belastungs­ zyklus zeigt der Drehmomentverlauf dieser Konstruktion während des Ansaugens sein Maximum und die mechanische Belastung der elastischen Mantelfläche des Verdrängers wird minimiert, da beidseitig in der Spitze Gleichdruck herrscht.In other words: contrary to normal stress cycle shows the torque curve of this construction during suction its maximum and the mechanical Load on the elastic surface of the displacer is minimized because there is constant pressure on both sides in the tip prevails.

Vorzugsweise für kleinere Leistungen oder insbesondere zum Einbau in flexible Leitungssysteme ist die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsvariante der HDVP geeignet, bei welcher die Verdrängerfunktion einfach umgekehrt wird:The variant of the HDVP shown in FIG. 7, in which the displacement function is simply reversed, is preferably suitable for smaller outputs or in particular for installation in flexible line systems:

Die Pumpenkammer wird jetzt vom Innenraum des Wring­ körpers 1 selbst gebildet und durch seine Mantelfläche und die beiden, jeweils von Saugventil 3 und Druckven­ til 2 durchbrochenen Stirnflächen 4 bzw. 5 begrenzt. Die saugseitige Stirnfläche ist in der fluiddurchläs­ sigen Führung 9 axial verschiebbar fixiert. Die druck­ seitige Stirnfläche 5 ist jetzt Teil des Antriebes 6 bzw. 10, dem beispielsweise über Kabel 7 Energie zuge­ führt wird. Um die Druckdifferenz zwischen Pumpenraum 1 und weiterführendem Druckraum 11 insbesondere im Saughub aufrechtzuerhalten, bedarf es nun allerdings einer schwellbelasteten Dichtung 8, die die von 10 angetriebene reversierende Stirnfläche 5 gegen den Druck im Raum 11 abdichtet, was nach Stand der Technik heute jedoch keine Schwierigkeit darstellt.The pump chamber is now formed from the interior of the Wring body 1 itself and limited by its outer surface and the two, each of suction valve 3 and Druckven valve 2 open end faces 4 and 5 respectively. The suction-side end face is fixed axially displaceably in the fluid-permeable guide 9 . The pressure-side end face 5 is now part of the drive 6 or 10 , which is supplied with energy via cable 7 , for example. In order to maintain the pressure difference between the pump chamber 1 and the further pressure chamber 11, in particular in the suction stroke, a swell-loaded seal 8 is now required, which seals the reversing end face 5 , which is driven by 10 , against the pressure in the chamber 11, which, however, is not a problem according to the prior art today .

Auch diese Variante erfüllt den Anspruch nach einer hermetisch dichten Pumpenanlage, da lediglich die statisch einwandfrei abzudichtende Kabeldurchführung 12 benötigt wird. Hierauf kann jedoch auch noch verzichtet werden dann, wenn Kombinationen der in Fig. 4 oder 5 gezeigten Möglichkeiten zum Einsatz kommen.This variant also fulfills the requirement for a hermetically sealed pump system, since only the cable duct 12 to be sealed statically is required. However, this can also be dispensed with if combinations of the options shown in FIG. 4 or 5 are used.

Andererseits erfüllt auch die in Figur B gezeigte Ausführungsform den Hauptanspruch der Erfindung, wenngleich hermetische Dichtheit und konstruktive Leckagefreiheit hier nicht mehr gegeben sind:On the other hand, the one shown in FIG. B also fulfills Embodiment the main claim of the invention, albeit hermetic and constructive Leakage is no longer guaranteed here:

Der Verdränger 1 ist innendurchströmt und sein eigentlicher Pumpenraum damit begrenzt durch die vom Saugventil 2 durchbrochene Stirnfläche 10 sowie die vom Druckventil 3 durchbrochene Stirnfläche 6, welche direkt von außen über den Antrieb 7 reversierend angetrieben wird. Nunmehr wird eine axial freie Führung 4 für die saugseitige Stirnfläche benötigt, ebenso wie gegen außen wirkende Abdichtungen der Stirnfläche 6 an den Stellen 9, die gleichzeitig positionsfixierend für die Stirnfläche 6 wirken.The displacer 1 is flowed through and its actual pump space is therefore limited by the end face 10 broken through by the suction valve 2 and by the end face 6 broken through by the pressure valve 3 , which is reversibly driven directly from the outside via the drive 7 . Now an axially free guide 4 is required for the suction-side end face, as well as against external seals of the end face 6 at the points 9 , which at the same time have a position-fixing effect for the end face 6 .

Eine derartige Pumpenkonstruktion käme gleichfalls vorteilhaft in flexiblen Leitungssystemen zum Ein­ satz, bei denen konstruktive Leckagefreiheit nicht oberste Priorität hat. Such a pump construction would also come advantageous in flexible pipe systems for one set, where constructive leakage is not has top priority.  

Fig. 9 zeigt eine derartige Pumpe mit dem innen durchströmten Verdrängerkörper als selbständigem Einsatzstück einer flexiblen oder starren Leitung in nochmals vereinfachter Ausführung: FIG. 9 shows a pump of this type with the displacer through which it flows on the inside as an independent insert of a flexible or rigid line in a further simplified embodiment:

Der Verdränger 1 bildet zusammen mit den von je einem Saugventil 4 bzw. Druckventil 5 durchbrochenen Stirnflächen 2 und 3 den Pumpenraum. Die saugseitige Stirnfläche ist über eine dichtende Kupplung 8 mit der heranführenden Leitung 10 verbunden.The displacer 1 , together with the end faces 2 and 3, each of which has a suction valve 4 or pressure valve 5, forms the pump chamber. The suction end face is connected to the incoming line 10 via a sealing coupling 8 .

Die druckseitige Stirnfläche 3 verfügt gegenüber der weiterführenden Leitung 11 über eine reversierend abdichtende Kupplung 7 und an ihrem Umfang ist ein Verbindungselement 12 angeordnet, über welches die reversierende Drehbewegung vom Antrieb 6 auf die Stirnfläche 3 aufgebracht wird.The pressure-side end face 3 has a reversing sealing coupling 7 with respect to the continuing line 11 and a connection element 12 is arranged on its periphery, via which the reversing rotary movement from the drive 6 is applied to the end face 3 .

Über eine als Momentenstütze wirkende Befestigung 9 ist der Antrieb schließlich in der Umgebung fixiert, während der Verdrängerkörper selbst (bei niedrigeren Betriebsdrücken) keine weitere Momentenstütze benö­ tigt, sondern über die Kupplungen ausreichend fixiert ist. Ist die Leitung relativ starr, kann die Kupplung 8 auch als Dehnungskompensator ausgebildet werden und bei höheren Betriebsdrücken kann eine zusätzliche Führung 13 an dieser Stelle das dann auftretende Gegenmoment auffangen.Via a fastening 9 acting as a torque support, the drive is finally fixed in the area, while the displacement body itself (at lower operating pressures) does not require any additional torque support, but is adequately fixed via the couplings. If the line is relatively rigid, the coupling 8 can also be designed as an expansion compensator and, at higher operating pressures, an additional guide 13 can absorb the counter torque that occurs at this point.

Claims (21)

1. Pumpverfahren, bei dem ein Fluid mit Vergrößerung eines Raumes durch eine sich dabei öffnende Ein­ laßöffnung angesaugt und mit Verkleinerung des Raumes durch eine sich dabei öffnende Auslaßöff­ nung ausgestoßen wird, wobei die Volumenänderung des Raumes durch einen darin befindlichen Verdrän­ gerkörper erfolgt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verdrängerkörper einen elastisch oberflächenveränderlichen Mantel besitzt und durch einen reversierbaren Antrieb wringbar ist.1. Pumping method, in which a fluid with enlargement of a space is sucked through an opening which opens and is expelled with reduction of the space through an opening of the outlet opening, the volume change of the space being effected by a displacer therein, thereby characterized is characterized in that the displacer has an elastically variable surface and can be wrung by a reversible drive. 2. Pumpverfahren und Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper auf der Seite, die von dem Antrieb abgewandt ist, festgehalten wird.2. Pumping method and pump according to claim 1, characterized, that the displacer on the side that is turned away from the drive is held. 3. Pumpverfahren und Pumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper ein Quader, Zylinder, Kegel oder dergleichen mit elastisch oberflächen­ veränderlichem Mantel ist und eine Stirnfläche hat, die um eine Achse, welche die Stirnfläche durchdringt, reversierend drehbar ist. 3. pumping method and pump according to claim 1 and 2, characterized, that the displacer is a cuboid, cylinder, Cone or the like with elastic surfaces is variable coat and an end face which has about an axis which is the end face penetrates, is reversibly rotatable.   4. Pumpverfahren und Pumpe nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verdränger­ körper über zwei Stirnflächen verfügt.4. pumping method and pump according to claim 1, 2 and 3, characterized thereby records that the displacer body has two faces. 5. Pumpverfahren und Pumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mantel des Verdrängerkörpers durch bewegliche Stütz­ stangen abgestützt wird.5. Pumping method and pump according to claim 1 to 4, characterized thereby records that the coat of the Displacer body by movable support rods is supported. 6. Pumpverfahren und Pumpe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützstangen an den Stirnflächen des Verdrängerkörpers kardanisch gelagert sind.6. Pumping method and pump according to claim 1 to 5, characterized thereby records that the support rods on the end faces of the displacer are gimbal mounted. 7. Pumpverfahren und Pumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mantel des Verdrängerkörpers tangential (axial und in allen anderen Richtungen) über eingesetztes Netzwerk verstärkt ist, daß die auftretenden Beanspruchungen ausgehalten und dennoch ausreichende elastische Ober­ flächenveränderung erhalten bleibt. 7. Pumping method and pump according to claim 1 to 6, characterized thereby records that the coat of the displacer tangential (axial and in all other directions) over used network is reinforced that withstand the stresses that occur and yet sufficient elastic upper change in area is retained.   8. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper mit Antrieb eine kompakte Einheit bildet, die sich vollständig in einem Pumpenraum befindet und von da her als konstruktiv leckagefrei und hermetisch dicht bezeichnet werden kann.8. Pumping method with a pump according to claim 1 to 7, characterized, that the displacer with a drive compact unit that forms itself completely in a pump room and from there as constructively leak-free and hermetic can be described densely. 9. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Energie für den Antrieb des Ver­ drängerkörpers in Form von elektrischem Strom mittels statisch abgedichteter Kabelleitung in den Pumpenraum geführt wird.9. pumping method with pump according to claim 8, because characterized by that the energy for driving the ver displacement body in the form of electrical current by means of a statically sealed cable line is led into the pump room. 10. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Stirnfläche des Verdrängerkörpers als Permanentmagnet ausgebildet ist und die Energie für den reversierenden Antrieb des Verdrängerkörpers magnetisch durch die Wand des Pumpenraumes auf diese Stirnfläche über­ tragen wird.10. Pumping method with a pump according to claim 8, because characterized by that an end face of the displacer is designed as a permanent magnet and the Energy for the reversing drive of the Displacer magnetically through the wall of the pump chamber on this end face will wear. 11. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Energie für den Antrieb des Ver­ drängerkörpers drahtlos und berührungsfrei durch die Wand des Pumpenraumes mittels elektromag­ netischer Induktion übertragen wird. 11. Pumping method with a pump according to claim 8, because characterized by that the energy for driving the ver through the wireless body without contact the wall of the pump room using an electromag netic induction is transmitted.   12. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie für den reversierenden Antrieb des Verdrängerkörpers mittels Mittel­ frequenz berührungslos und drahtlos über einen Gasspalt in der Wand des Pumpenraumes über­ tragen wird.12. Pumping method with a pump according to claim 8, characterized, that the energy for the reversing Drive of the displacer by means frequency contactless and wireless via one Gas gap in the wall of the pump room will wear. 13. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Verdrängerkörpers über einen Kanal mit einem Gasspeicher verbunden ist.13. pumping method with pump according to claim 8, characterized, that the interior of the displacer connected to a gas storage tank via a duct is. 14. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Gasruhedruck und Speichervolumen so bemessen werden, daß der Mantel des Verdränger­ körpers im Druckhub innen und außen ständig gleichem Druck ausgesetzt und hierdurch nur sehr geringer Belastung unterworfen wird.14. pumping method with pump according to claim 13, characterized, that gas pressure and storage volume so be sized that the mantle of the displacer body in the pressure stroke inside and out constantly exposed to the same pressure and thereby only is subjected to very little stress. 15. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasspeicher aus einer elastischen fluiddichten Blase mit kanalseitiger Öffnung gebildet wird.15. pumping method with pump according to claim 14, characterized, that the gas storage from an elastic fluid-tight bladder with channel-side opening is formed. 16. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Blase im Saugraum der Pumpe angeordnet und von einem starren fluiddurch­ lässigen Sicherheitskäfig umfaßt ist. 16. pumping method with pump according to claim 15, characterized, that the bubble in the suction chamber of the pump arranged and by a rigid fluid casual security cage is included.   17. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper gemäß Anspruch 4 in je einer Stirnfläche ein Saug- bzw. Druckventil hat und von innen durchströmt wird.17. pumping method with pump according to claim 8, characterized, that the displacer according to claim 4 a suction or Has pressure valve and is flowed through from the inside. 18. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Führung der nicht angetrie­ benen Stirnfläche des Verdrängerkörpers fluid­ durchlässig zwischen Saugraum und Verdrängerraum ausgeführt wird.18. pumping method with pump according to claim 17, characterized, that the axial guidance of the non-driven benen face of the displacer fluid permeable between suction chamber and displacement chamber is performed. 19. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebene Stirnfläche des Ver­ drängerkörpers mit einem außerhalb des Pumpen­ raumes liegenden Antrieb verbunden ist.19. pumping method with pump according to claim 18, characterized, that the driven end face of the Ver impeller with an outside of the pump room lying drive is connected. 20. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 7 bzw. 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper innendurchströmt wird und selbst ein Leitungsstück einer festen oder flexiblen Leitungsstrecke darstellt ohne weiteren äußeren Pumpenraum.20. Pumping method with a pump according to claim 7 or 17, characterized, that the displacement body flows through becomes and even a line piece of a fixed or flexible line route without further outer pump room. 21. Pumpverfahren mit Pumpe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen des Verdrängerkörpers als feste bzw. bewegliche, an ihrem Umfang abdichtende Schlauch- bzw. Rohrkupplungen ausgebildet sind.21. Pumping method with a pump according to claim 20, characterized, that the end faces of the displacer as fixed or movable, on their circumference sealing hose or pipe couplings are trained.
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FR2767874A1 (en) * 1997-08-26 1999-02-26 Commissariat Energie Atomique Fluid actuator for implantable cardiac assist operating in counter pulse mode.
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WO2024008520A1 (en) * 2022-07-07 2024-01-11 Bausch + Ströbel SE + Co. KG Pump device and pump assembly comprising at least one pump device

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