DE29600893U1

DE29600893U1 - Reciprocating piston machine, in particular diaphragm pump

Info

Publication number: DE29600893U1
Application number: DE29600893U
Authority: DE
Original assignee: KNF Neuberger GmbH
Current assignee: KNF Neuberger GmbH
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2006-01-20

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine mit wenigstens einem Hubkolben, an dem ein Pleuel angreift, welches seinerseits an dem dem Hubkolben abgewandten Ende durch einen Exzenter oder eine Kurbelkröpfung beaufschlagt und angetrieben ist, insbesondere Membranpumpe, bei welcher Hubkolbenmaschine die rotierenden und wenigstens ein Teil der oszillierenden Massen durch an ihnen fest installierte und sich mit ihnen synchron bewegende Gegengewichte oder Massen ausgeglichen sind.The invention relates to a reciprocating piston machine with at least one reciprocating piston, which is acted upon by a connecting rod, which in turn is acted upon and driven by an eccentric or a crank at the end facing away from the reciprocating piston, in particular a diaphragm pump, in which reciprocating piston machine the rotating and at least some of the oscillating masses are balanced by counterweights or masses that are permanently installed on them and move synchronously with them.

Unter Hubkolben werden dabei auch solche Kolben verstanden, die eine im wesentlichen horizontal orientierte Bewegung durchführen.The term reciprocating piston also includes pistons that perform a substantially horizontally oriented movement.

Solche Hubkolbenmaschinen sind in vielfältiger Form - auch als Membranpumpen - bekannt. Die durch die Kurbelkröpfung oder den Exzenter und die sonstigen außermittig und quer zur Rotation bewegbaren Massen, also sowohl die rotierenden als auch die oszillierenden Massen werden dabei durch festinstallierte, sich synchron mitbewegende Gegenmassen ausgeglichen.Such reciprocating piston machines are known in many different forms - also as diaphragm pumps. The masses that are moved off-center and perpendicular to the rotation by the crank or the eccentric, i.e. both the rotating and the oscillating masses, are balanced by permanently installed counter masses that move synchronously.

CKOOO32CKOOO32

Obwohl ein solcher Massenausgleich mit großer Sorgfalt durchgeführt wird, lassen sich Vibrationen nicht immer ausschließen. Vor allem können bei Kolbenpumpen und Membranpumpen veränderliche Kräfte durch das jeweilige Fördermedium auftreten und zwar je nach auftretendem Gegendruck oder auch je nach Fördermenge und/oder Drehzahl der Hubkolbenmaschine. Wegen der Veränderung solcher Gegenkräfte werden diese Vibrationen hingenommen und allenfalls mittels Dämpfungskörpern gemildert.Although such mass balancing is carried out with great care, vibrations cannot always be ruled out. In particular, with piston pumps and diaphragm pumps, variable forces can occur due to the respective pumped medium, depending on the counterpressure that occurs or also on the delivery rate and/or speed of the reciprocating piston machine. Due to the change in such counterforces, these vibrations are tolerated and, if necessary, mitigated by means of damping bodies.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sich gegebenenfalls ändernde Kräfte, vor allem Reaktionskräfte, die an einer Hubkolbenmaschine beispielsweise durch ein Fördermedium entstehen, weitestgehend selbsttätig auszugleichen. Eine entsprechend gestaltete Hubkolbenmaschine soll geschaffen werden.The invention is based on the task of compensating for possibly changing forces, especially reaction forces, which arise in a reciprocating piston machine, for example due to a conveying medium, as far as possible automatically. A correspondingly designed reciprocating piston machine is to be created.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer eingangs genannten Hubkolbenmaschine darin, daß konzentrisch zu der Rotationsachse, um die der Exzenter oder die Kurbelkröpfung während des Betriebes der Hubkolbenmaschine umlaufen, ein ringförmiger Hohlraum innerhalb eines mitrotierenden Gehäuses oder Gehäuseteiles angeordnet ist und daß in diesem Hohlraum wenigstens zwei Rollkörper angeordnet sind, die an der Innenseite des Außenumfanges des Hohlraumes frei &agr; abrollbar sind.The solution to this problem in the case of a reciprocating piston machine mentioned at the beginning consists in that an annular cavity is arranged concentrically to the axis of rotation around which the eccentric or the crank crank rotates during operation of the reciprocating piston machine within a co-rotating housing or housing part and that at least two rolling bodies are arranged in this cavity which can roll freely α on the inside of the outer circumference of the cavity.

In überraschender Weise wird also der konventionelle Massenausgleich einer solchen Hubkolbenmaschine mit einer automatischen Auswuchteinheit kombiniert, die dabei nur auf sich ändernde Gasoder sonstige Medium-Kräfte abgestimmt sein muß.In a surprising way, the conventional mass balance of such a reciprocating piston machine is combined with an automatic balancing unit, which only has to be adjusted to changing gas or other medium forces.

0 Zwar ist dieses Prinzip zum Auswuchten beziehungsweise für einen Unwuchtausgleich schon seit Jahrzehnten bekannt, wurde dabei aber jeweils verwendet, um eine Unwucht an ausschließlich rotierenden Teilen auszugleichen. Bei einer Kombination einer Rotationsbewegung mit einer oszillierenden Bewegung hingegen ist es überraschend, dieses Prinzip zusätzlich zu den festinstallierten, mitrotierenden0 Although this principle of balancing or unbalance compensation has been known for decades, it was always used to compensate for unbalance in rotating parts only. When combining a rotary movement with an oscillating movement, however, it is surprising that this principle is used in addition to the permanently installed, co-rotating

Ausgleichsmassen vorzusehen. Die Erfindung sieht also die Verwendung des Prinzips eines Unwuchtausgleiches mit Hilfe von in einem ringförmigen Hohlraum umlaufenden Rollkörpern bei Hubkolbenmaschinen und insbesondere Membranpumpen vor, um dabei durch die Förderung eines Mediums oder gegebenenfalls auch den umgekehrten Einfluß eines Mediums auftretende, in der Regel veränderliche Kräfte automatisch wenigstens weitgehend auszugleichen. Da die zum Massenausgleich für den Exzenter oder die Kurbelkröpfung und das Pleuel oder dergleichen notwendigen Massen fest installiert werden, brauchen für den selbstregulierendenbalancing masses. The invention therefore provides for the use of the principle of balancing the unbalance with the help of rolling bodies rotating in an annular cavity in reciprocating piston machines and in particular diaphragm pumps, in order to automatically at least largely compensate for forces that occur due to the conveyance of a medium or, if necessary, the reverse influence of a medium, which are usually variable. Since the masses required for balancing the eccentric or the crank throw and the connecting rod or the like are permanently installed, no balancing masses are required for the self-regulating

_Ä Ausgleich der veränderlichen Kräfte oder Gegenkräfte nur relativ geringe Massen eingesetzt zu werden. Entsprechend klein und leicht können die Rollkörper sein, so daß diese schon bei geringen Unwuchten oder auszugleichenden Gegenkräften innerhalb des ringförmigen Hohlraumes zu wandern beginnen, bis sie am Ort des optimalen Massenausgleiches angelangt sind. Somit ergibt sich ein besonders exakter und feinfühliger Massenausgleich, weil über dieses Prinzip nicht sämtliche dynamischen Kräfte, sondern nur die von dem Fördermedium herrührenden Kräfte und daraus resultierende Unwuchten und Vibrationen durch die Rollkörper ausgeglichen werden müssen. _Ä Only relatively small masses are used to balance the changing forces or counterforces. The rolling elements can be correspondingly small and light, so that even with small imbalances or counterforces to be balanced, they begin to move within the ring-shaped cavity until they reach the point of optimal mass balancing. This results in a particularly precise and sensitive mass balancing, because using this principle, not all dynamic forces, but only the forces originating from the conveying medium and the resulting imbalances and vibrations have to be balanced by the rolling elements.

^ Zweckmäßig ist es, wenn der ringförmige Hohlraum als kreisförmige Nut ausgebildet ist, die an ihrer offenen Seite durch einen lösbaren Deckel verschlossen ist. Entsprechend einfach ist die Montage und insbesondere auch das Einführen der Rollkörper in diese Nut. Ferner läßt sich so der ringförmige Hohlraum einerseits sehr einfach, andererseits aber auch sehr exakt fertigen. Wichtig ist nämlich, daß der Bewegung der Rollkörper möglichst wenig 0 Widerstände entgegenstehen, so daß eine entsprechend präzise Rollbahn vorteilhaft ist, wobei außerdem die Laufbahnen und die Rollkörper für möglichst geringe Widerstände gehärtet sein können.^ It is useful if the ring-shaped cavity is designed as a circular groove, which is closed on its open side by a removable cover. This makes assembly and, in particular, the insertion of the rolling elements into this groove very simple. Furthermore, the ring-shaped cavity can be manufactured very easily on the one hand, but also very precisely on the other. It is important that there is as little resistance as possible to the movement of the rolling elements, so that a correspondingly precise rolling track is advantageous, and the raceways and the rolling elements can also be hardened to ensure the lowest possible resistance.

Die radiale Breite des ringförmigen Hohlraumes kann den größten 5 Durchmesser der Rollkörper um etwa ein halbes Prozent bis zweiThe radial width of the annular cavity can exceed the largest 5 diameter of the rolling elements by about half a percent to two

¹ · &psgr;/ ¹ · &psgr;/

Prozent, vorzugsweise um etwa ein Prozent bis eineinhalb Prozent, insbesondere weniger als ein zehntel Millimeter bis etwa ein viertel Millimeter übertreffen. Dadurch kann erreicht werden, daß die Rollkörper auch schon beim Anlaufen der Hubkolbenmaschine mitgenommen werden, obwohl sie aufgrund der geringen Reibung gegenüber der Laufbahn und aufgrund ihres Gewichtes eigentlich an der tiefsten Stelle der Laufbahn bleiben würden. Dies gilt vor allem dann, wenn die Rotationsachse für das den ringförmigen Hohlraum aufweisende Gehäuse in Gebrauchsstellung horizontal angeordnet ist. Da die radiale Breite des ringförmigen Hohlraumes den in dieser Richtung orientierten Durchmesser der Rollkörperpercent, preferably by about one percent to one and a half percent, in particular less than a tenth of a millimeter to about a quarter of a millimeter. This means that the rolling elements are already taken along when the reciprocating piston machine starts up, although they would actually remain at the lowest point of the raceway due to the low friction with the raceway and due to their weight. This applies in particular when the axis of rotation for the housing with the annular cavity is arranged horizontally in the position of use. Since the radial width of the annular cavity exceeds the diameter of the rolling elements oriented in this direction,

^ nur um die genannten geringfügigen Abmessungen übertrifft, werden die Rollkörper durch die beim Anlaufen vorhandene Unwucht zwischen der äußeren und der inneren Begrenzung oder Wand des nutförmigen Hohlraumes hin und her geschleudert. Deshalb kommt es zunächst zu keinem Abrollvorgang, sondern es entsteht eine gleitende Reibung zwischen den Rollkörpern und den radialen Begrenzungen des ringförmigen Hohlraumes, also den Laufbahnen, was ausreicht, um die Rollkörper zunächst mitzunehmen. Wenn die Maschine mit ihrer 0 Betriebsdrehzahl läuft, ist die Unwucht aufgrund des festinstallierten Massenausgleiches derart gering, daß sich die Rollkörper durch die Fliehkraft auf der äußeren Laufbahn, also ^ der in radialer Richtung außenliegenden Wand des Hohlraumes bewegen. Dadurch können sie sich nun abrollen, weil sie gegenüber der inneren Wand einen entsprechenden Abstand haben. Entsprechend gering ist der Widerstand, der sich dieser Rollbewegung entgegensetzt, so daß bei durch unterschiedliche Gegenkräfte entstehende Änderungen und Vibrationen ein automatischer Ausgleich solcher Unwuchten mit großer Genauigkeit und schneller Anpassung 0 erfolgt. Versuche haben gezeigt, daß durch diese Kombination von Merkmalen und Maßnahmen ein empfindlicher, exakter und feinfühliger Ausgleich von durch unterschiedliche Gaskräfte auftretenden Vibrationen möglich ist.^ only exceeds the mentioned small dimensions, the rolling elements are thrown back and forth between the outer and inner boundary or wall of the groove-shaped cavity by the imbalance that exists when starting up. Therefore, there is initially no rolling process, but rather a sliding friction occurs between the rolling elements and the radial boundaries of the ring-shaped cavity, i.e. the raceways, which is sufficient to initially carry the rolling elements along. When the machine is running at its 0 operating speed, the imbalance is so small due to the permanently installed mass balance that the rolling elements move due to the centrifugal force on the outer raceway, i.e. ^ the outer wall of the cavity in the radial direction. This allows them to roll because they are a corresponding distance from the inner wall. The resistance that opposes this rolling movement is correspondingly small, so that in the event of changes and vibrations caused by different opposing forces, an automatic compensation of such imbalances takes place with great accuracy and rapid adjustment 0. Tests have shown that this combination of features and measures enables sensitive, precise and delicate compensation of vibrations caused by different gas forces.

Der Querschnitt der als Rollbahn dienenden, außenliegenden WandThe cross-section of the external wall serving as a runway

des Hohlraumes kann achsparallel und rechtwinklig zum Durchmesser geradlinig angeordnet sein, also zumindest die auf dem größeren Durchmesser liegende Innenseite des ringförmigen Hohlraumes kann einen Hohlzylinder bilden. Dies ist besonders einfach herstellbar, weil gegenüber einer beispielsweise etwas konvexen Gestaltung dieser Wand des Hohlraumes oder dieser Laufbahn keine Hinterschneidung gebildet werden muß. Darüber hinaus erleichtert dies das Einfüllen der Rollkörper.The cavity can be arranged in a straight line parallel to the axis and at right angles to the diameter, so at least the inner side of the annular cavity that is on the larger diameter can form a hollow cylinder. This is particularly easy to produce because, compared to a slightly convex design of this wall of the cavity or this raceway, no undercut needs to be formed. In addition, this makes it easier to fill the rolling elements.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die auf einem kleineren Durchmesser angeordnete Wand des Hohlraumes in gleicher WeiseIt is particularly advantageous if the wall of the cavity, which is arranged on a smaller diameter, is in the same way

^ wie die außenliegende Wand geradlinig und somit parallel zu der außenliegenden Wand ausgebildet ist. Entsprechend genau können die Rollkörper auf den am gesamten Umfang und auch in axialer Richtung gleichbleibenden radialen Abstand dieser Begrenzungen des Hohlraumes abgestimmt sein und daß Einfüllen oder Auswechseln oder Ergänzen der Rollkörper ist entsprechend einfach. Gegenüber einem ringförmigen Hohlraum, dessen beide radiale Begrenzungen jeweils voneinander weggerichtet konvex ausgebildet sind, kann 0 eine spezielle Füllöffnung vermieden werden.^ like the outer wall is straight and thus parallel to the outer wall. The rolling elements can be precisely matched to the radial distance between the boundaries of the cavity, which is constant around the entire circumference and also in the axial direction, and filling, replacing or adding the rolling elements is correspondingly simple. In contrast to an annular cavity, the two radial boundaries of which are convex and point away from each other, a special filling opening can be avoided.

Für einen möglichst geringen Widerstand beim Abrollen derFor the lowest possible resistance when rolling the

&agr; Rollkörper ist es besonders zweckmäßig, wenn das Innere des ringfömigen Hohlraumes bis auf die Rollkörper leer und flüssigkeitsfrei ist. Es sind schon automatische Auswuchtvorrichtungen bekannt, bei denen die Rollkörper mit einem Öl zusammen in einem Hohlraum angeordnet sind. Dies führt zu einem entsprechend tragen System, welches für einen schnellen Ausgleich von wechselnden Gaskräften nicht geeignet wäre.It is particularly useful for the α rolling elements if the interior of the annular cavity is empty and free of liquid except for the rolling elements. Automatic balancing devices are already known in which the rolling elements are arranged together with oil in a cavity. This leads to a correspondingly weak system, which would not be suitable for quickly compensating for changing gas forces.

Eine bevorzugte Ausführungsform kann darin bestehen, daß die Rollkörper Kugeln sind. Kugeln lassen sich sehr exakt und genau herstellen und können in einem ringförmigen Hohlraum besonders gut umlaufen, ohne daß die Gefahr einer Verkantung besteht.A preferred embodiment can consist of the rolling elements being balls. Balls can be manufactured very precisely and accurately and can rotate particularly well in an annular cavity without the risk of jamming.

Günstig ist es, wenn wenigstens drei oder vier, insbesondere fünf Rollkörper oder Kugeln in dem ringförmigen Hohlraum angeordnet sind, die vorzugsweise die gleiche Abmessung und insbesondere die gleiche Masse haben. Versuche haben gezeigt, daß dadurch vor allem bei Membranpumpen, bei denen das Pleuel eine auf- und abwärts gerichtete Bewegung durchführt, ein feinfühliger Ausgleich von wechselnden Gaskräften möglich ist, wobei wiederum vorteilhaft ist, daß keine Flüssigkeit in dem ringförmigen Hohlraum angeordnet ist, die den Widerstand erhöhen würde, weil sie mit verschoben werden müßte.It is advantageous if at least three or four, in particular five, rolling elements or balls are arranged in the annular cavity, which preferably have the same dimensions and in particular the same mass. Tests have shown that this enables a sensitive compensation of changing gas forces, particularly in diaphragm pumps in which the connecting rod moves up and down, whereby it is again advantageous that no liquid is arranged in the annular cavity, which would increase the resistance because it would have to be moved along with it.

^ Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in schematisierter Darstellung:
15^ An embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the drawing. It shows in a schematic representation:
15

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch das Gehäuse einer Membranpumpe mit einer Ansicht eines konzentrisch angeordneten Gehäuses mit einer Ringnut, in welcher für einen automatischen Ausgleich wechselnder Gaskräfte fünfFig. 1 is a vertical section through the housing of a diaphragm pump with a view of a concentrically arranged housing with an annular groove in which five

0 als Kugeln ausgebildete Rollkörper angeordnet sind, wobei0 rolling elements designed as balls are arranged, whereby

sich diese Hubkolbenmaschine im Stillstand befindet,this reciprocating piston machine is at a standstill,

^ Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung während des Betriebes, bei dem sich die fünf als Rollkörper dienenden Kugeln zum Ausgleich einer bestimmten Gaskraft^ Fig. 2 shows a representation corresponding to Fig. 1 during operation, in which the five balls serving as rolling bodies move to compensate for a certain gas force

innerhalb ihres ringförmigen Hohlraumes verteilt haben und die durch diese Gaskraft entstehende Unwucht automatisch ausgleichen, sowiedistributed within their ring-shaped cavity and automatically compensate for the imbalance caused by this gas force, as well as

0 Fig. 3 einen gegenüber den Darstellungen in Fig. 1 und 2 um0 Fig. 3 shows a comparison with the representations in Fig. 1 and 2 by

90° gedrehten vertikalen Schnitt mit der Lagerung des Pleuels und der Exzenterachse sowie einem Gehäuse mit dem ringförmigen Hohlraum für die darin frei abrollbaren Kugeln.
3590° rotated vertical section with the bearing of the connecting rod and the eccentric axis as well as a housing with the annular cavity for the balls that can roll freely within it.
35

Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Hubkolbenmaschine ist im Ausführungsbeispiel als Membranpumpe ausgebildet und wird deshalb im folgenden auch "Membranpumpe 1" genannt. Diese hat in bekannter Weise einen Hubkolben 2, an dem eine in dem Gehäuse 3 eingespannte Membrane 4 in bekannter Weise befestigt ist.A reciprocating piston machine, designated as a whole with 1, is designed as a diaphragm pump in the exemplary embodiment and is therefore also referred to below as "diaphragm pump 1". This has a reciprocating piston 2 in a known manner, to which a diaphragm 4 clamped in the housing 3 is attached in a known manner.

An dem Hubkolben 2 greift ein Pleuel 5 an, welches seinerseits an dem dem Hubkolben 2 abgewandten Ende durch einen Exzenter 6 (vergleiche Fig. 3) beaufschlagt und angetrieben ist. Statt des Exzenters 6 könnte auch eine Kurbelkröpfung vorgesehen sein.A connecting rod 5 engages the piston 2, which in turn is acted upon and driven by an eccentric 6 (see Fig. 3) at the end facing away from the piston 2. Instead of the eccentric 6, a crank could also be provided.

Die vorgegebenen rotierenden und wenigstens ein Teil der vorgegebenen oszillierenden Massen sind durch ein festinstalliertes, sich synchron mitbewegendes Gegengewicht 7 ausgeglichen. 15The specified rotating and at least some of the specified oscillating masses are balanced by a fixed, synchronously moving counterweight 7. 15

Vor allem bei gleichzeitiger Betrachtung der Fig. 1 und 3 erkennt man, daß konzentrisch zu der Rotationsachse 8, um die der Exzenter 6 - oder gegebenenfalls eine Kurbelkröpfung - während des Betriebes der Membranpumpe 1 umläuft, ein ringförmiger Hohlraum 9 innerhalb 0 eines mitrotierenden Gehäuses 10 angeordnet ist, welches GehäuseAbove all, when looking at Fig. 1 and 3 at the same time, it can be seen that concentrically to the axis of rotation 8, around which the eccentric 6 - or possibly a crank - rotates during operation of the diaphragm pump 1, an annular cavity 9 is arranged within 0 a co-rotating housing 10, which housing

10 auf der den Exzenter 6 aufweisenden Welle 11 fliegend gelagert ist. In diesem ringförmigen Hohlraum 9 sind mehrere Rollkörper10 is mounted on the shaft 11 having the eccentric 6. In this annular cavity 9 several rolling elements

^ 12 angeordnet, die an der Innenseite 13 des Außenumfanges des Hohlraumes 9, im folgenden auch Außenseite 13 genannt, frei abrollbar sind.^ 12 are arranged, which can be freely rolled on the inner side 13 of the outer circumference of the cavity 9, hereinafter also referred to as the outer side 13.

Dabei erkennt man in Fig. 3, daß das mitrotierende Gehäuse 10 an einem freien Ende der Welle 11 benachbart zu dem Exzenter 6 und der Lagerung des Pleuels 5 auf diesem Exzenter angeordnet 0 ist, während auf der diesem Gehäuse 10 abgewandten Seite die Lagerung, im Ausführungsbeispiel ein Wälzlager 14, für diese WelleIt can be seen in Fig. 3 that the co-rotating housing 10 is arranged at a free end of the shaft 11 adjacent to the eccentric 6 and the bearing of the connecting rod 5 on this eccentric, while on the side facing away from this housing 10 the bearing, in the embodiment a roller bearing 14, for this shaft

11 vorgesehen ist.11 is provided for.

Bei gleichzeitiger Betrachtung der Figuren wird deutlich, daß der ringförmige Hohlraum 9 als kreisförmige Nut ausgebildet ist,When looking at the figures at the same time, it becomes clear that the annular cavity 9 is designed as a circular groove,

die an ihrer offenen Seite durch einen lösbaren Deckel 15 verschlossen ist. Die radiale Breite des ringförmigen Hohlraumes 9 entspricht dabei etwa dem größten Durchmesser der Rollkörper 12, übertrifft diesen aber so geringfügig, daß es in der Zeichnung nicht sichtbar ist. Beispielsweise übertrifft die radiale Breite des ringförmigen Hohlraumes 9 den größten Durchmesser der Rollkörper 12 um etwa ein halbes Prozent bis zwei Prozent, vorzugsweise um etwa um ein Prozent bis eineinhalb Prozent dieses Durchmessers. Dies kann in der Praxis weniger als ein zehntel Millimeter bis etwa ein viertel Millimeter bedeuten, worum die Breite der den ringförmigen Hohlraum 9 bildenden Nut denwhich is closed on its open side by a removable cover 15. The radial width of the annular cavity 9 corresponds approximately to the largest diameter of the rolling elements 12, but exceeds this so slightly that it is not visible in the drawing. For example, the radial width of the annular cavity 9 exceeds the largest diameter of the rolling elements 12 by approximately half a percent to two percent, preferably by approximately one percent to one and a half percent of this diameter. In practice, this can mean less than a tenth of a millimeter to approximately a quarter of a millimeter, by which the width of the groove forming the annular cavity 9

™ Durchmesser der Rollkörper übertrifft.™ diameter of the rolling elements.

Dadurch wird erreicht, daß beim Anlaufen der Membranpumpe 1 die zunächst gemäß Fig. 1 alle an einer tiefsten Stelle des ringförmigen Hohlraumes 9 angeordneten Rollkörper 12 durch die daraus resultierende Unwucht innerhalb der relativ engen Nut hin und her geschleudert und bewegt werden, sich also nicht in eine einem Abrollen entsprechende Drehbewegung begeben können, weil sie abwechselnd an der Innenseite 16 und der Außenseite 13 des ringförmigen Hohlraumes 9 Kontakt erhalten. Es entsteht also während der Anlauf-Phase eine Gleitreibung, so daß die RollkörperThis ensures that when the diaphragm pump 1 starts up, the rolling elements 12, which are initially arranged at the lowest point of the annular cavity 9 as shown in Fig. 1, are thrown back and forth and moved within the relatively narrow groove by the resulting imbalance, and are therefore unable to move in a rotational movement corresponding to rolling, because they alternately come into contact with the inside 16 and the outside 13 of the annular cavity 9. Sliding friction is therefore created during the start-up phase, so that the rolling elements

a 12 am Umfang des Hohlraumes 9 mehr oder weniger gleichmäßig verteilt werden.a 12 are distributed more or less evenly around the circumference of the cavity 9.

Ist die Betriebsdrehzahl erreicht, sind also die Rollkörper 12 etwa gemäß Fig. 2 verteilt und können nun bei geringfügigen Schwankungen der auftretenden Gaskräfte und den daraus resultierenden Unwuchten sehr feinfühlig in die jeweilige Position rollen, 0 in der sie diese Unwucht automatisch ausgleichen, weil sie nun aufgrund der Zentrifugalkraft nur noch an der Außenseite 13 des Hohlraumes 9 anliegen und aufgrund ihres etwas geringeren Durchmessers gegenüber der Breite des Hohlraumes 9 nicht mehr mit der inneren Seite 16 dieses Hohlraumes 9 in Berührung kommen, 5 also ihre Abrollbewegung nicht mehr gebremst wird.When the operating speed is reached, the rolling elements 12 are distributed approximately as shown in Fig. 2 and can now roll very sensitively into the respective position in the event of slight fluctuations in the gas forces occurring and the resulting imbalances, in which they automatically compensate for this imbalance because they now only rest on the outside 13 of the cavity 9 due to the centrifugal force and, due to their slightly smaller diameter compared to the width of the cavity 9, no longer come into contact with the inner side 16 of this cavity 9, 5 so their rolling movement is no longer braked.

Dabei ist hilfreich, daß das Innere des ringförmigen Hohlraumes 9 bis auf die Rollkörper 12 leer und flüssigkeitsfrei ist natürlich von der üblichen Atmosphärenluft abgesehen. Es braucht also bei einer Änderung der Position der Rollkörper 12 aufgrund sich ändernder Kräfte und daraus resultierender Unwuchten nicht auch noch ein relativ träger Flüssigkeitsanteil mitbewegt zu werden. Entsprechend exakt und schnell kann das gesamte System auf sich ändernde Kräfte reagieren, zumal die gleichbleibenden Massenkräfte von vorneherein durch das Gegengewicht 7 weitestgehend ausgeglichen sind, also nur noch kleine zusätzliche, aber sich ändernde Kräfte berücksichtigt werden müssen. Zusätzlich könnenIt is helpful that the interior of the ring-shaped cavity 9 is empty and free of liquid except for the rolling elements 12 - apart from the usual atmospheric air, of course. This means that when the position of the rolling elements 12 changes due to changing forces and the resulting imbalances, a relatively inert liquid component does not need to be moved along with it. The entire system can react to changing forces precisely and quickly, especially since the constant mass forces are largely balanced out from the start by the counterweight 7, so only small additional, but changing forces need to be taken into account. In addition,

^ aber auch Ungenauigkeiten des Gegengewichtes 7 ausgeglichen werden.^ but also inaccuracies of the counterweight 7 can be compensated.

In Fig. 3 erkennt man, daß der Querschnitt der als Rollbahn dienenden Außenseite 13, also der außenliegenden Wand des Hohlraumes 9 achsparallel und rechtwinklig zum Durchmesser geradlinig ausgebildet und angeordnet ist, also die auf dem größeren Durchmesser liegende Wand 13 des ringförmigen Hohlraumes 9 einen Hohlzylinder bildet. Auch die auf einem kleineren 0 Durchmesser angeordnete innere Wand 16 des Hohlraumes 9 ist in gleicher Weise wie diese außenliegende Wand 13 geradlinig und somit parallel zu der außenliegenden Wand 13 ausgebildet, so daßIn Fig. 3 it can be seen that the cross-section of the outside 13 serving as a roller track, i.e. the outer wall of the cavity 9, is designed and arranged in a straight line parallel to the axis and at right angles to the diameter, i.e. the wall 13 of the annular cavity 9, which is on the larger diameter, forms a hollow cylinder. The inner wall 16 of the cavity 9, which is arranged on a smaller diameter, is also designed in a straight line in the same way as this outer wall 13 and thus parallel to the outer wall 13, so that

^ die radiale Breite des ringförmigen Hohlraumes 9 in axialer Richtung gleich bleibt. Somit können die Rollkörper 12 bei 5 geöffnetem Deckel 15 problemlos und ohne eine spezielle Einfüllöffnung in den Hohlraum 9 eingelegt werden.^ the radial width of the annular cavity 9 remains the same in the axial direction. Thus, the rolling elements 12 can be easily inserted into the cavity 9 with the cover 15 open and without a special filling opening.

Da die Rollkörper 12 bevorzugt Kugeln sind, wie es sich bei der gleichmäßigen Betrachtung der Fig. 1 und 3 oder 2 und 3 ergibt, 0 besteht während des Betriebes keine Gefahr eines Verkantens, wie sie evtl. mit walzenförmigen Rollkörpern bestehen könnte.Since the rolling elements 12 are preferably balls, as can be seen from a uniform consideration of Fig. 1 and 3 or 2 and 3, 0 there is no danger of jamming during operation, as could possibly exist with roller-shaped rolling elements.

Dabei sind im Ausführungsbeispiel fünf Rollkörper 12 in Form von Kugeln in dem ringförmigen Hohlraum 9 angeordnet, die alle die 5 gleiche Abmessung und die gleiche Masse haben, wobei aber auchIn the embodiment, five rolling elements 12 in the form of balls are arranged in the annular cavity 9, all of which have the same dimensions and the same mass, but

10
evtl. weniger oder mehr Kugeln vorgesehen sein könnten.10
Possibly fewer or more balls could be provided.

Die Rotationsachse 8 für das den ringförmigen Hohlraum 9 aufweisende Gehäuse 10 ist gemäß Fig. 3 horizontal angeordnet, wobei das Pleuel 5 gemäß Fig. 1 eine weitgehend vertikale Orientierung hat. Es wäre aber auch möglich, daß Fig. 3 eine Draufsicht darstellt, also das Pleuel auch bei horizontaler Rotationsachse 8 seinerseits in Gebrauchsstellung horizontal oder liegend angeordnet ist. Auch könnte die Rotationsachse 8 in Gebrauchsstellung vertikal verlaufen.The rotation axis 8 for the housing 10, which has the annular cavity 9, is arranged horizontally according to Fig. 3, whereas the connecting rod 5 has a largely vertical orientation according to Fig. 1. However, it would also be possible for Fig. 3 to be a top view, i.e. the connecting rod is arranged horizontally or lying down in the position of use even with a horizontal rotation axis 8. The rotation axis 8 could also run vertically in the position of use.

^ In zweckmäßiger Weise ist das festinstallierte Gegengewicht 7 an dem den ringförmigen Hohlraum 9 enthaltenden Gehäuse 10 angeordnet, so daß dieses Gehäuse 10 eine zusätzliche Funktion erhält, indem es auch diese für die großen Massen und deren Ausgleich vorgegebene Gegenmasse aufnimmt. Dabei ist dieses Gegengewicht 7 selbstverständlich der Exzentrizität des Exzenters 8 und der Orientierung des Pleuels 5 entgegengesetzt, befindet sich also gemäß Fig. 1 in Ausgangsstellung an der tiefsten Stelle. 20^ The fixed counterweight 7 is expediently arranged on the housing 10 containing the annular cavity 9, so that this housing 10 has an additional function in that it also accommodates this counterweight specified for the large masses and their balancing. This counterweight 7 is of course opposite to the eccentricity of the eccentric 8 and the orientation of the connecting rod 5, and is therefore located in the starting position at the lowest point as shown in Fig. 1. 20

Insgesamt ergibt sich eine Membranpumpe 1, bei der die Unwucht aufgrund des festen Massenausgleiches mit Hilfe des GegengewichtesOverall, this results in a diaphragm pump 1 in which the imbalance is compensated for by the fixed mass balance with the help of the counterweight

^ 7 bei voller Drehzahl so gering ist, daß sich die Rollkörper 12 oder Kugeln durch die Fliehkraft an der äußeren Wand 13 frei abrollend bewegen können, wobei der Widerstand sehr gering ist, so daß ein schneller und exakter selbstregulierender Massenausgleich von während des Betriebes auftretenden, veränderlichen Gaskräften ermöglicht wird, gleichzeitig der konstruktive Aufwand aber verhältnismäßig gering ist. Störende Vibrationen aufgrund 0 veränderliche Medium- oder Gaskräfte können somit vermindert oder weitgehend vermieden werden.^ 7 at full speed is so low that the rolling elements 12 or balls can move freely rolling on the outer wall 13 due to the centrifugal force, whereby the resistance is very low, so that a quick and precise self-regulating mass balance of changing gas forces occurring during operation is possible, but at the same time the design effort is relatively low. Disturbing vibrations due to 0 changing medium or gas forces can thus be reduced or largely avoided.

Die Hubkolbenmaschine 1, insbesondere eine Membranpumpe, hat einen Hubkolben 2, der mit Hilfe eines Pleuels 5 betätigt wird, welches 5 seinerseits an dem dem Hubkolben 2 abgewandten Ende durch einenThe reciprocating piston machine 1, in particular a diaphragm pump, has a reciprocating piston 2, which is actuated by means of a connecting rod 5, which in turn is connected at the end facing away from the reciprocating piston 2 by a

Exzenter 6 oder eine Kurbelkröpfung der Antriebswelle 11 beaufschlagt und angetrieben wird. Die rotierenden und wenigstens ein Teil der oszillierenden Massen ist dabei durch wenigstens ein festinstalliertes und sich mit ihnen synchron bewegendes Gegengewicht 7 ausgeglichen. Für den selbsttätigen Ausgleich sich verändernder Unwuchten aufgrund veränderlicher Gaskräfte oder Mediumkräfte ist ein sich selbst einstellendes System von Rollkörpern 12 in einem konzentrisch zu der Rotationsachse angeordneten ringfömigen Hohlraum 9 innerhalb eines mitrotierenden Gehäuses 10 vorgesehen. Dabei sind in diesem Hohlraum 9 Rollkörper 12, bevorzugt Kugeln, angeordnet, die an der Innenseite 13 desEccentric 6 or a crank of the drive shaft 11 is applied and driven. The rotating and at least a part of the oscillating masses are balanced by at least one fixed counterweight 7 that moves synchronously with them. For the automatic balancing of changing imbalances due to changing gas forces or medium forces, a self-adjusting system of rolling elements 12 is provided in an annular cavity 9 arranged concentrically to the axis of rotation within a co-rotating housing 10. Rolling elements 12, preferably balls, are arranged in this cavity 9, which are attached to the inside 13 of the

^ Außenumfanges, also an der radial am weitesten außenliegenden Wand des Hohlraumes 9 frei abrollbar sind und schon bei geringen Unwuchten zu wandern beginnen, bis sie am Ort des optimalen Massenausgleiches angelangt sind.^ outer circumference, i.e. on the radially outermost wall of the cavity 9, can roll freely and begin to move even with small imbalances until they reach the point of optimal mass balance.

/Ansprüche/Expectations

Claims

Expectations

1. Reciprocating piston machine (1) with at least one reciprocating piston (2) to which a connecting rod (5) engages, which in turn is acted upon and driven at the end facing away from the reciprocating piston (2) by an eccentric (6) 5 or a crank crank, in particular a diaphragm pump, in which reciprocating piston machine the rotating and at least some of the oscillating masses are balanced by at least one counterweight (7) or a mass which is fixedly installed on them and moves synchronously with them, characterized in that concentrically to the axis of rotation (8) about which the eccentric

™ (6) or the crank crank during operation of the reciprocating piston machine (1), an annular cavity

(9) is arranged within a co-rotating housing (10) or housing part and that in this cavity (9) at least two rolling bodies (12) are arranged, which can roll freely on the inside (13) of the outer circumference of the cavity (9).

2. Reciprocating piston machine according to claim 1, characterized in that the annular cavity (9) is designed as a circular groove which is closed on its open side by a detachable cover (15).

3. Reciprocating piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that the radial width of the annular cavity (9) exceeds the largest diameter of the rolling bodies (12) by approximately half to two percent, preferably by approximately one percent to one and a half percent, in particular less than a tenth of a millimeter to approximately a quarter of a millimeter.

4. Reciprocating piston machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cross section of the outer wall of the cavity (9) serving as a roller track is arranged in a straight line parallel to the axis and at right angles to the diameter,

i.e. at least the wall (13) of the annular cavity (9) lying on the larger diameter forms a hollow cylinder.

5. Reciprocating piston machine according to claim 4, characterized in that the wall (16) of the cavity (9) arranged on a smaller diameter is designed in the same way as the outer wall (13) to be straight and thus parallel to the outer wall (13). 10

6. Reciprocating piston machine according to one of claims 1 to 5, characterized ^ in that the interior of the annular cavity

(9) is empty and free of fluid except for the rolling elements (12).
15

7. Reciprocating piston machine according to claims 1 to 6, characterized in that the rolling bodies (12) are balls.

8. Reciprocating piston machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least three or four, in particular five rolling elements (12) or balls in the annular cavity

(9) which preferably have the same dimension ^ and in particular the same mass.

9. Reciprocating piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the axis of rotation (8) for the housing (10) having the annular cavity (9) is arranged horizontally in the position of use.

10. Reciprocating piston machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the fixed counterweight (7) on the housing containing the annular cavity (9)

(10) and in particular is arranged facing away from the eccentric part of the eccentric (6) and/or the connecting rod (5).

a~t