CN109790831B - 具有多孔的拱曲的铝过滤器的膜片式泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助压力最高为7兆帕的惰性气体使粉末状产品、煤粉流体化、对其加压并输送的膜片式泵，所述膜片式泵具有多孔的拱曲的由铝制成的疏松元件并且必要时具有双膜片。在按本发明的膜片式泵中利用其疏松元件确保，在粉末泵的下部区域内均匀分布地输入涡流气体。本发明实现了粉末腔的一种结构造型，该粉末腔的轮廓特别有利地匹配于膜片的偏转以及必要时匹配于膜片的导杆。由此实现膜片的均匀并且可逆的变形以及可能小的磨损。在膜片式泵的输出过程结束之后可实现膜片(3)基本上面式地贴靠到拱曲的半壳状的疏松面(5)上。通过该有利的实施方案能实现小的死区体积，这导致最小的粉末腔容积(10)，同时输送量大并且高压气体损失小。

Description

具有多孔的拱曲的铝过滤器的膜片式泵
技术领域
本发明涉及一种用于借助压力最高为7兆帕的惰性气体使粉末状的产品、例如煤粉流体化、对其加压并输送的膜片式泵，所述膜片式泵具有多孔的拱曲的由铝制成的疏松元件。
背景技术
在用于煤和生物质气化设备的粉末状燃料的粉末质量变化时连续并且经济地输送密实流达到越来越大的意义，以便例如使气化设备更经济地并且以高的可用性运行。以特别的方式在使用如在2016年1月27日的专利申请DE102016201182提出中的膜片式泵的情况下实现这个目标设定。在这里，将粉末状的输送物料从下面抽吸到膜片式泵中，在下一步中对其加压并使其流体化，接着将其在压力下输出。在输出输送物料之后，在最后一步中使在膜片式泵的粉末腔中的剩余气体体积卸压，并且重新开始泵循环。由于该循环的(不连续的)工作方式，通常互联多个泵头，以便确保连续运行。为此，使各个泵循环彼此相位错开地运行。满足对抗压强度和耐温度稳定性的要求的过滤材料例如是在DE102012216084中描述的金属过滤织物、烧结金属和烧结塑料。所描述的这些健壮的材料只能以扁平的或板式的结构获得并且不能以所需的大小或者说尺寸获得。由于所要求的过滤细度和在机加工时损坏多孔的过滤结构或给多孔的过滤结构涂油，不可能机加工成其他的几何形状、例如拱曲的半壳。
由海因茨·M·奈格尔(Heinz M.
Figure GDA0002399114310000011
)的来自埃森火山出版社的第16年度的《工业泵+压缩机》2010年第3册第120-123页的标题为《带有被监控状态的冗余的软管膜片夹紧装置的工艺泵(Prozesspumpen mit zustandsüberwachter redundanter Schlauch-membran-Einspannung)》的单行本已知一种工艺泵，借助膜片断裂指示器上的接口和耦合液体监控该工艺泵的双膜片的完好性。
发明内容
本发明的目的在于，创造一种具有集成的过滤元件的膜片式泵，用于将涡流和加压气体输入膜片式泵的压力容器中，该膜片式泵集合了要求：抗压强度、耐温度稳定性、足够的过滤细度、耗费低的可制造性以及为了高的膜片可用性而与膜片的配合作用。
所述目的通过一种具有如下所述特征的膜片式泵实现：在按照本发明的用于使粉末在最高7兆帕的压力下流体化并对其进行输送的膜片式泵中，在壳体中膜片将液压腔与粉末腔分隔开，所述壳体形成为具有朝向液压腔的抗压的液压半壳和朝向粉末腔的抗压的粉末半壳，在所述粉末腔中设置有透气的疏松面，该疏松面由多孔的材料并且拱曲地构造而成，在所述粉末半壳和所述疏松面之间存在用于输入气体的气体腔，在所述粉末半壳和所述疏松面之间设置有支撑元件。
本发明利用如下认知：对于膜片式泵的工作方式来说，在粉末泵的下部区域内均匀分布地输入涡流气体是重要的。在按照本发明的膜片式泵中利用其疏松元件确保：通过加工成具有三维造型的拱曲的过滤元件，避免了对材料的可能的涂油并能实现均匀的孔隙率。
按照本发明的疏松元件具有恒定的孔隙率，由此能确保：在粉末腔的卸压过程期间最细的粉末颗粒不侵入疏松面中，这在加压过程期间引起涡流气体均匀分布地输入到粉末腔中。
本发明实现了粉末腔的一种结构造型，该粉末腔的轮廓特别有利地匹配于膜片的偏转以及必要时匹配于膜片的导杆。由此实现膜片的均匀并且可逆的变形以及可能小的磨损。
在膜片式泵的输出过程结束之后可实现膜片基本上面式地贴靠到拱曲的半壳状的疏松面上。通过该有利的实施方案能实现小的死区体积，这导致最小的粉末腔容积，同时输送量大并且高压气体损失小。
在一种液压驱动的用于气动高压输送流体化的粉末的装备有按照本发明的过滤元件的膜片式泵中，包围粉末腔的压力容器具有小的尺寸以及最小化的壁厚，这降低了制造耗费。
在本发明的一种特别的实施方案中，疏松面在最深的点处具有圆形的开口，在该开口上固定有粉末管，通过该粉末管能输入和输出粉末状的输送物料并且粉末状的输送物料因而不能到达气体腔中。
优选地，所述液压半壳和所述粉末半壳借助法兰连接结构连接并且所述膜片用法兰连接到法兰连接结构中。
优选地，所述疏松面分层地在法兰连接结构的区域内由实心材料构造而成，而在其余区域内由多孔的材料构造而成。
优选地，粉末输入和粉末输出是经由穿过疏松面的粉末管实现的。
优选地，气体输入和气体输出到气体腔中是经由同中心地包围粉末管的气体管实现的。
优选地，所述膜片在液压半壳中借助导杆得到引导。
优选地，气体输入和气体输出是经由在粉末半壳中的一定数量的、尤其是>4个均匀分布的开口实现的。
优选地，气体输入和气体输出是经由在粉末半壳中的一定数量的、尤其是>2个开口实现的，其中，这些开口沿切向连接在粉末半壳上。
优选地，所述粉末管固定在疏松面的圆形的出口上。
优选地，所述粉末管用耐磨损的材料形成。
优选地，所述粉末管焊接在疏松面上。
优选地，一个或多个支撑元件构造成点状的。
优选地，一个或多个支撑元件构造成条状的。
优选地，一个或多个支撑元件构造成环状的。
优选地，所述疏松面的过滤材料的细度为<40μm。
优选地，所述疏松面的过滤材料的细度为<20μm。
优选地，所述多孔的材料由金属熔体连同嵌入的盐晶体制成，所述盐晶体是在最终机加工之后洗掉的。
优选地，所述多孔的材料由铝实现。
优选地，所述膜片构造成双膜片，所述双膜片的中间腔借助压力传感器Δp来监控。
优选地，设有如下的布置结构，在所述布置结构中粉末腔位于液压腔下方。
附图说明
下面依据图1在对于理解必需的范围内作为实施例更详细地阐述本发明。
具体实施方式
在图1中示出的膜片式泵是一种包括两个抗压的半壳(1、12)的装置，这两个半壳经由法兰连接结构(2)气密地相互连接。除了粉末泵的简单的装配可能性之外，法兰连接结构还具有附加的功能：将膜片(3)和疏松面(5)经由过滤器法兰(4)固定和夹紧。通过球形的几何结构，膜片因此可以有利地并且以珍惜过滤材料的方式偏转到旋转抛物面形状的粉末腔中。在此，通过例如在DE102016201182中描述的液压液体的力作用，引起膜片偏转。跳跃式的变化得以避免并且在输出过程结束之后可实现膜片(3)基本上面式地贴靠到半壳状的疏松面(5)上。通过该有利的实施方案能实现小的死区体积，这导致最小的粉末腔容积(10)，同时输送量大并且高压气体损失小。为了避免在输出过程期间不希望的运动和折叠，膜片经由导杆(9)在其运动方面得到引导和稳定。导杆可以以特别有利的实施方式承担附加的任务、例如经由测量技术上的位置传感器确定膜片位置的任务。
此外，本发明所要解决的问题是，通过在粉末腔之内产生涡流层来产生在DE2005047583中描述的密实流输送。在加压和输出过程期间，经由半壳形的并且构造成透气的疏松面(5)实现的均匀的气体输入负责这一点。作为用于疏松面(5)的过滤材料，使用孔隙尺寸足够小并且过滤细度<20μm的多孔金属、例如铝。因此可确保：最细的粉末颗粒在卸压过程期间不侵入疏松面中。为了制造多孔的金属，将液态金属(例如铝)连同颗粒化的盐浇注到半壳模具中。盐例如相对于金属如铝具有明显更高的熔点并且不转变到液态聚集态，而是在熔体中均匀地分布。在金属凝固之后，将盐借助溶解盐的液体洗掉并且多孔且透气的金属产生。该方法的一个优点在于在洗掉盐晶体之前进行机加工的可能性。由此排除了给孔涂油。必需的孔隙率和过滤细度经由盐颗粒的大小调节。
在本发明的一种特别的实施方案中，液压半壳(1)的内直径比粉末半壳(12)的内直径小。通过该结构措施，可固定拱曲的疏松面(5)。
为了实现有利的法兰密封结构(2)，疏松面(5)可构造成具有法兰边缘的半壳，成形为两层，在下部区域内作为多孔的金属并且在法兰区域内由实心材料制成。
在本发明的一种特别的实施方案中，疏松面(5)的半壳形的铸造形状扩展有附加的环状的和/或点状的支撑元件(8)。因此可以将半壳形的并且由多孔的金属制成的疏松面(5)配合并固定到抗压的并且由实心材料制成的下半壳(12)中。
在本发明的一种特别的实施方案中，设置有中央的、尤其是环状的支撑元件8，该支撑元件包围粉末管7并且必要时包围与之同中心的气体管6。
在由多孔金属制成的疏松面和抗压的半壳之间以有利的方式产生气体腔13，该气体腔可用于分配疏松和加压气体。疏松和加压气体的输入和输出经由在抗压的下半壳12中的开口6实现。
在一种液压驱动的用于气动高压输送流体化的粉末的膜片式泵中，可靠地密封由膜片分隔开的粉末腔与液压腔具有特别的意义。膜片的偏转和粉末状输送物料的与之相关的抽吸和输出通过压入和压出在位于膜片上方的液压腔中的液压液体实现。在该输送过程之内，粉末侵入液压液体中或液压液体侵入粉末腔中与显著的设备故障相关并且会导致耗费的维修。
本发明的一种特别的进一步改进方案在于监控和确保膜片密封性。为此，膜片(3)构造成具有集成的用于监控泄漏的压力传感器的双膜片。因此可确保在液压腔(11)和粉末腔(10)之间的严密密封的分隔并且可及时识别出膜片上的损坏。在膜片损坏时防止整个粉末系统或液压系统的耗费的维修和清洁措施并且膜片的密封性在故障情况期间得以维持。
在膜片3构造成双膜片时，两个橡胶弹性的膜片这样彼此机械支撑地设置，使得在膜片之间形成一个封闭的中间腔，该中间腔能借助压力传感器Δp(14)来监控。在无故障的运行中，中间腔具有的压力低于液压腔或粉末腔中的压力。如果现在确定中间腔中的压力升高，则推断出双膜片的这两个膜片之一泄漏。这两个膜片可以通过在它们之间设置有一层球而逐点地彼此机械支撑地设置。这两个膜片可以通过在它们之间引入耦合液体而彼此机械支撑地设置，该耦合液体与压力传感器Δp作用连接。
橡胶弹性的膜片可以用弹性体或者实心的PTFE混合物形成。对于双膜片来说，这两个膜片之中的一个膜片可以是通过弹性体实现的并且这两个膜片之中的另一膜片是通过实心的PTFE混合物实现的。
本发明也通过一种用于流体化和输送粉末的膜片式泵实现，在该膜片式泵中：
——粉末泵的抗压的壳体由两个半壳构成，这两个半壳用法兰连接结构连接并且膜片和疏松面用法兰连接到这两个半壳中，
——疏松面分层地在下部区域内由多孔的材料构造而成，而在法兰连接结构的区域内由实心材料构造而成，
——疏松面构造成半壳，包括支撑元件并且在抗压的下半壳和疏松面之间存在气体腔。
为了解释目的依据具体实施例详细地阐述了本发明。在此，各个实施例的元件也可以相互组合。因此，本发明不应限于个别实施例，而是仅仅通过所附权利要求书获得限制。
附图标记列表
1 抗压的上半壳、液压半壳
2 容器法兰
3 膜片
4 过滤器法兰
5 由多孔的金属过滤材料制成的疏松面
6 用于加压和输送气体的开口、气体管
7 用于粉末进出的内管、粉末管
8 环状的、点状的、条状的支撑元件
9 膜片引导装置/导杆
10 粉末腔
11 液压腔
12 抗压的下半壳、粉末半壳
13 气体腔
14 压力传感器Δp

Claims (22)

1.用于使粉末在最高7兆帕的压力下流体化并对其进行输送的膜片式泵，其中，
在壳体中膜片(3)将液压腔(11)与粉末腔(10)分隔开，
所述壳体形成为具有朝向液压腔的抗压的液压半壳(1)和朝向粉末腔的抗压的粉末半壳(12)，
在所述粉末腔中设置有透气的疏松面(5)，该疏松面由多孔的材料并且拱曲地构造而成，
在所述粉末半壳(12)和所述疏松面(5)之间存在用于输入气体的气体腔(13)，
在所述粉末半壳(12)和所述疏松面(5)之间设置有支撑元件(8)。
2.根据权利要求1所述的膜片式泵，其特征在于，所述液压半壳(1)和所述粉末半壳(12)借助法兰连接结构(2)连接并且所述膜片用法兰连接到法兰连接结构中。
3.根据权利要求2所述的膜片式泵，其特征在于，所述疏松面分层地在法兰连接结构(4)的区域内由实心材料构造而成，而在其余区域内由多孔的材料构造而成。
4.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，粉末输入和粉末输出是经由穿过疏松面的粉末管(7)实现的。
5.根据权利要求4所述的膜片式泵，其特征在于，气体输入和气体输出到气体腔中是经由同中心地包围粉末管(7)的气体管(6)实现的。
6.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，所述膜片在液压半壳(1)中借助导杆(9)得到引导。
7.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，气体输入和气体输出是经由在粉末半壳(12)中的一定数量的开口实现的。
8.根据权利要求7所述的膜片式泵，其特征在于，设有>4个均匀分布的开口。
9.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，气体输入和气体输出是经由在粉末半壳(12)中的一定数量的开口实现的，其中，这些开口沿切向连接在粉末半壳(12)上。
10.根据权利要求9所述的膜片式泵，其特征在于，设有>2个开口。
11.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，所述粉末管(7)固定在疏松面的圆形的出口上。
12.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，所述粉末管(7)用耐磨损的材料形成。
13.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，所述粉末管(7)焊接在疏松面(5)上。
14.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，一个或多个支撑元件(8)构造成点状的。
15.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，一个或多个支撑元件(8)构造成条状的。
16.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，一个或多个支撑元件(8)构造成环状的。
17.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，所述疏松面(5)的过滤材料的细度为<40μm。
18.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，所述疏松面(5)的过滤材料的细度为<20μm。
19.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，所述多孔的材料由金属熔体连同嵌入的盐晶体制成，所述盐晶体是在最终机加工之后洗掉的。
20.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，所述多孔的材料由铝实现。
21.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，所述膜片(3)构造成双膜片，所述双膜片的中间腔借助压力传感器Δp(14)来监控。
22.根据权利要求1至3之一所述的膜片式泵，其特征在于，设有如下的布置结构，在所述布置结构中粉末腔(10)位于液压腔(11)下方。
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