DE1013522B

DE1013522B - Dosing pump designed as a diaphragm pump for conveying highly explosive liquids

Info

Publication number: DE1013522B
Application number: DEI8743A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Ashbrooke Smith
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1953-06-12
Filing date: 1954-06-03
Publication date: 1957-08-08

Description

Als Membranpumpe ausgebildete Dosierpumpe zur Förderung hochexplosiver Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine als Membranpumpe ausgebildete Dosierpumpe zur Förderung hochexplosiver Flüssigkeiten, beispielsweise von Salpetersäureestern, mit pneumatisch betätigter Fördermembran und zwei den Flüssigkeitszu- und -abfluß zur bzw. von der Pumpenkammer steuernden, ebenfalls pneumatisch betätigten Membranen, wobei das die Membranen betätigende Medium zentral gesteuert wird.Dosing pump designed as a diaphragm pump for pumping highly explosive Liquids The invention relates to a metering pump designed as a diaphragm pump for pumping highly explosive liquids, e.g. nitric acid esters, with pneumatically operated conveyor diaphragm and two the liquid inlet and outlet Pneumatically operated diaphragms that control to and from the pump chamber, wherein the medium actuating the diaphragms is centrally controlled.

Eine bekannte Pumpe der eben beschriebenen Art weist zwei diametral sich gegenüberliegende Ventilkammern und eine wesentlich größere Pumpenkammer auf, wobei zwischen diesen einzelnen Kammern Verbindungsleitungen vorgesehen sind. Die zur Betätigung der Membranen vorgesehenen Leitungen weisen dagegen einen wesentlich geringeren Querschnitt als die Verbindungskanäle zwischen den einzelnen Membranen auf. Durch die verschiedene Querschnittsbemessung der einzelnen Leitungen und der Kanäle können mit der bekannten Membranpumpe Druckschwankungen und -stoße innerhalb der Pumpe nicht vermieden werden; darüber hinaus sind die Verbindungskanäle so angelegt, daß in der Mittellage der beiden Membranen der Ventilkammern eine Verbindung von Ein- und Auslaß besteht.A known pump of the type just described has two diametrically opposed opposing valve chambers and a much larger pump chamber, connecting lines are provided between these individual chambers. the Lines provided for actuating the membranes, on the other hand, have an essential feature smaller cross-section than the connecting channels between the individual membranes on. Due to the different cross-section dimensioning of the individual lines and the With the well-known membrane pump, ducts can control pressure fluctuations and surges within the pump cannot be avoided; In addition, the connection channels are designed in such a way that that in the middle position of the two membranes of the valve chambers a connection of There is an inlet and outlet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als .XZembranpumpe ausgebildete Dosierpumpe zu schaffen, bei welcher der in der Pumpe herrschende Druck nicht über einen bestimmten Maxialdruck steigen kann, wodurch die Pumpe besonders für hochexplosive Flüssigkeiten verwendet werden kann, da bei einer Förderung derartiger Flüssigkeiten bereits geringere Druckschwankungen bzw. -stoße zu Explosionen führen können.The invention is based on the object of a .X membrane pump To create trained metering pump, in which the pressure prevailing in the pump cannot rise above a certain maximum pressure, which makes the pump special can be used for highly explosive liquids, since such Liquids even lower pressure fluctuations or surges lead to explosions can.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Vermeidung von Druckschwankungen und -stoßen sowohl die innerhalb der Pumpe vorgesehenen Kanäle als auch die Flüssigkeitszu- und -ableitüngen und die das Steuermedium führenden, zwischen der Pumpe und einem als zentrales Steuerorgan ausgebildeten Gasverteilungsventil angeordneten Leitungen einen geringeren Durchmessser als 2,54 mm aufweisen.The object is achieved in that to avoid pressure fluctuations and - push both the channels provided within the pump and the liquid feed and discharge lines and the control medium leading between the pump and a formed as a central control member gas distribution valve arranged lines have a diameter smaller than 2.54 mm.

Für die Steuerung des die Pumpe betätigenden Mediums ist vorzugsweise ein Gasverteilungsventil vorgesehen, welches drehbar angeordnet ist. Das Gasverteilungsventil kann derart ausgebildet sein, daß es eine Anzahl von Steuerventilen umfaßt, von denen beispielsweise jedes elektrisch gesteuert wird und die in bestimmter Folge betätigt werden.To control the medium that actuates the pump, is preferred a gas distribution valve is provided which is rotatably arranged. The gas distribution valve can be designed to include a number of control valves from each of which is electrically controlled, for example, and in a certain sequence be operated.

Es kann eine größere Pumpe verwendet werden, wenn größere Fördermengen vorgesehen sind; allerdings ist es vorzuziehen, das Fassungsvermögen der Pumpenkammer klein zu halten und besser mehrere parallel geschaltete Pumpen zu verwenden. Wenn es erwünscht ist, daß die Flüssigkeit über eine sehr lange Leitung gefördert werden muß, können zusätzlich Pumpen vorgesehen werden, die hintereinandergeschaltet sind. Wenn, wie oben beschrieben, lange Leitungen zwischen jeder Serie derartiger Pumpen vorgesehen sind, können die Membranpumpen unter dem gleichen Gasdruck laufen, da der geringere Flüssigkeitsdruck, welcher an den Einlaßventilen erforderlich ist, durch den Druckabfall längs den Rohrleitungen erreicht wird.A larger pump can be used for larger flow rates are provided; however, it is preferable to use the capacity of the pump chamber to keep it small and better to use several pumps connected in parallel. if it is desirable that the liquid be conveyed through a very long line pumps, which are connected in series, can also be provided. If, as described above, long lines between each series of such pumps are provided, the diaphragm pumps can run under the same gas pressure as the lower fluid pressure required at the inlet valves, is achieved by the pressure drop along the pipelines.

Die erfindungsgemäßen Dosierpumpen können nach Bedarf in Reihe oder parallel geschaltet werden.The metering pumps according to the invention can, as required, in series or can be connected in parallel.

In der Zeichnung ist teilweise im Schnitt und teilweise schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe dargestellt.The drawing is partly in section and partly schematically an embodiment of a diaphragm pump according to the invention is shown.

Die Pumpe weist ein Gasverteilungsventil 1 auf, welches mit dem eigentlichen mit Membranen versehenen Pumpenaggregat in Verbindung steht, das in senkrechtem Schnitt dargestellt ist.The pump has a gas distribution valve 1, which with the actual with diaphragm pump unit is in connection, which is in vertical Section is shown.

Das Gasverteilungsventil 1 besteht aus einem rotierenden Zylinder, der von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Gehäuse dicht umschlossen ist. Die eine Hälfte des rotierenden Zylinders ist derart ausgebildet, daß eine Verteilung des Gasdrucks ermöglicht wird, während die andere Hälfte so ausgebildet ist, daß der Gasdruck an die Atmosphäre abgeleitet werden kann. Die die Verteilung des Gasdruckes ermöglichende Hälfte ist mit teilweise längs des Kreisumfanges verlaufenden Nuten 3 und 4 versehen; die andere Hälfte ist ebenfalls mit teilweise längs des Kreisumfanges verlaufenden Nuten 5 und 6 versehen. Durch den dichten Sitz des rotierenden Zylinders im Gehäuse wirken diese Teilringnuten 3, 4, 5 und 6 wie innerhalb des Gehäuses vorgesehene Kanäle.The gas distribution valve 1 consists of a rotating cylinder, which is tightly enclosed by a housing not shown in the drawing. One half of the rotating cylinder is designed so that a distribution of the gas pressure is made possible, while the other half is designed so that the gas pressure can be diverted to the atmosphere. The distribution of gas pressure enabling half is with grooves that run partially along the circumference of the circle 3 and 4 provided; the other half is also with partial Grooves 5 and 6 extending along the circumference are provided. Because of the tight fit of the rotating cylinder in the housing, these partial ring grooves 3, 4, 5 and 6 act like channels provided within the housing.

Das Gehäuse weist sechs Leitungen 7, 8, 9, 10, 11 und 12 auf. Während einer Teildrehung des Ventils 1 kommt die Nut 3 mit der Leitung 7 und während eines anderen Teiles der Drehung mit der Leitung 9 in Verbindung; während der Drehung sind die Leitungen 7 und 9 durch die Nut 3 miteinander verbunden, jedoch kommt diesem Vorgang keine Bedeutung zu. In ähnlicher Weise wird die Nut 4 mit der Leitung 10, die Nut 5 mit der Leitung 11 und die Nut 6 mit der Leitung 8 oder der Leitung 12 verbunden. Die Leitungen 8 und 12 erhalten durch die Nut 6 niemals miteinander eineVerbindung. Ein axial imVentil verlaufender Kanal 13 steht einerseits ständig mit der Nut 3 über einen Kanal 14 und mit der Nut 4 über einen Kanal 15 in Verbindung. Ein weiterer axial im Ventil verlaufender Kanal 16 steht ständig mit der Nut 5 über zwei radiale Kanäle 17 und mit der Nut 6 über zwei radiale Kanäle 18 in Verbindung. Der axiale Kanal 13 kann durch eine Leitung 19 über ein Reduzierventi120 mit einer Gasleitung verbunden sein; dieses Ventil regelt den Gasdruck des Gasverteilungsventils 1; der dabei erhaltene Druck soll geringer als ein vorherbestimmter Maximaldruck, aber größer als der Druck der in den Membranteil2 einzuführenden Flüssigkeit sein. Der axiale Kanal 16 führt ins Freie.The housing has six lines 7, 8, 9, 10, 11 and 12. While a partial rotation of the valve 1 comes the groove 3 with the line 7 and during one other part of the rotation with the line 9 in connection; during rotation the lines 7 and 9 are connected to one another by the groove 3, but this comes Process does not matter. In a similar way, the groove 4 is connected to the line 10, the groove 5 with the line 11 and the groove 6 with the line 8 or the line 12 tied together. The lines 8 and 12 are never connected to one another through the groove 6. A channel 13 running axially in the valve is on the one hand permanently connected to the groove 3 via a channel 14 and with the groove 4 via a channel 15 in connection. Another The channel 16 running axially in the valve is constantly connected to the groove 5 via two radial channels Channels 17 and with the groove 6 via two radial channels 18 in connection. The axial Channel 13 can be connected to a gas line through a line 19 via a reducing valve 120 be connected; this valve regulates the gas pressure of the gas distribution valve 1; the pressure obtained should be lower than a predetermined maximum pressure, but must be greater than the pressure of the liquid to be introduced into the membrane part 2. Of the axial channel 16 leads to the outside.

Der Membranteil 2 weist Kammern 21, 22 und 23 auf. In der Einlaßventilkammer 21 ist eine Membran 24, in der Flüssigkeitskammer 22 eine Membran 25 und in der Auslaßventilkammer 23 eine Membran 26 angeordnet. Die Einlaßventilkammer 21 ist durch eine Leitung 27 mit den Leitungen 9 und 12 des Gasverteilungsventils verbunden. Von der Flüssigkeitskammer 22 führt eine Leitung 28 zu den Leitungen 10 und 11 der Ventile, und von der Auslaßventilkammer 23 geht schließlich eine Leitung 29 zu den Leitungen 7 und B. Die Leitungen 27, 28, 29 führen das Steuermedium den drei Kammern zu.The membrane part 2 has chambers 21, 22 and 23. In the inlet valve chamber 21 is a membrane 24, in the liquid chamber 22 a membrane 25 and in the Outlet valve chamber 23 a membrane 26 is arranged. The inlet valve chamber 21 is connected by a line 27 to lines 9 and 12 of the gas distribution valve. From the liquid chamber 22, a line 28 leads to the lines 10 and 11 of the Valves, and from the outlet valve chamber 23 finally a line 29 goes to the Lines 7 and B. Lines 27, 28, 29 carry the control medium to the three chambers to.

Ein Flüssigkeitseinlaß 30 steht mit der Flüssigkeitskammer 22 über Kanäle 31 und 32 in Verbindung; die Verbindung ist unterbrochen, wenn die Einlaßmembran 24 der Einlaßventilkammer 21 die Kanäle 31 und 32 verschließt. In ähnlicher Weise ist eine Flüssigkeitsableitung 33 mit der Flüssigkeitskammer 22 durch Kanäle 34 und 35 verbunden; diese Verbindung wird unterbrochen, wenn die Membran 26 in der Auslaßventilkammer 23 die Kanäle 34 und 35 verschließt. Zwei Kanäle 39 führen von den Kanälen 32 bzw. 35 zur Flüssigkeitskammer 22. Die Kanäle 36, 37 und 38 haben einen Durchmesser von weniger als 2,54 mm, um das Entstehen von Luftdruckstößen und -schwankungen zu verhindern. Den gleichen geringen Durchmesser haben sämtliche flüssigkeitsfördernden Kanäle in dem eigentlichen, mit Membranen versehenen Pumpenaggregat. Durch die gleiche Bemessung sämtlicher Leitungen und Kanäle würden etwa auftauchende Druckschwankungen niemals zur vollen Auswirkung kommen. Dadurch können Explosionen wirkungsvoll verhindert werden, die bei einer Förderung beispielsweise von Salpetersäureestern leicht auftreten könnten.A liquid inlet 30 protrudes with the liquid chamber 22 Channels 31 and 32 in communication; the connection is broken when the inlet diaphragm 24 of the inlet valve chamber 21 closes the channels 31 and 32. In a similar way is a liquid drain 33 with the liquid chamber 22 through channels 34 and 35 connected; this connection is interrupted when the membrane 26 in the Outlet valve chamber 23 closes the channels 34 and 35. Two channels 39 lead from the channels 32 and 35 to the liquid chamber 22. The channels 36, 37 and 38 have a diameter of less than 2.54 mm to avoid the development of air pressure surges and to prevent fluctuations. They all have the same small diameter liquid-conveying channels in the actual, membrane-provided pump unit. With the same dimensioning of all lines and ducts, approximately emerging Pressure fluctuations never come to their full effect. This can cause explosions can be effectively prevented when promoting, for example, nitric acid esters could easily occur.

Das Fassungsvermögen der Flüssigkeitskammer 22 beträgt etwa 6 ccm, und das Fassungsvermögen der Ventilkammern 21 und 23 beträgt etwa 1,5 ccm. Die Umlaufgeschwindigkeit des Gasverteilungsventils 1 kann nach Bedarf verändert werden. Eine geeignete Umlaufgeschwindigkeit ist beispielsweise 30 Umdrehungen j e Minute.The capacity of the liquid chamber 22 is about 6 ccm, and the capacity of the valve chambers 21 and 23 is about 1.5 cc. The speed of rotation of the gas distribution valve 1 can be changed as required. A suitable speed of rotation is for example 30 revolutions per minute.

Die Dosierpumpe ist in der Zeichnung in einer Stellung dargestellt, die sie etwa beim Beginn der Flüssigkeitsförderung eingenommen hat. Es wird im folgenden davon ausgegangen, daß die Flüssigkeit am Auslaß 33 einen Gegendruck zu überwinden hat, der auf die engen Rohrleitungen bzw. Kanäle in dem Förderweg der Flüssigkeit zurückzuführen ist. Sollte ein derartiger Gegendruck nicht vorliegen, so arbeitet die Dosierpümpe an sich ebenso genau. In diesem Falle weicht jedoch die Wirkung des Membranteiles bei jeder Drehung des Gasverteilungsventils 1 etwas von der zu beschreibenden Arbeitsweise ab.The dosing pump is shown in the drawing in a position which she has taken at the beginning of the fluid pumping. It is in the following assumed that the liquid at the outlet 33 has to overcome a counter pressure has that on the narrow pipelines or channels in the conveying path of the liquid is due. If there is no such back pressure, it works the metering pump itself is just as accurate. In this case, however, the effect is dissipated of the diaphragm portion with each rotation of the gas distribution valve 1 somewhat from the to descriptive working method.

Wenn die Leitung 9 mit der Nut 3 und somit mit der Luftzufuhr in Verbindung steht und die Leitung 12 geschlossen ist, drückt Luft auf die die Kanäle 31 und 32 verschließende Membran 24. Die Leitungen 10 und 7 sind von der Luftzufuhr abgeschlossen, und die Leitungen 11 und 8 stehen über die Nuten 5 und 6 mit der freien Atmosphäre in Verbindung; infolgedessen wird kein Druck auf die Membranen 25 und 26 ausgeübt. Die Flüssigkeitskammer 22 ist mit Flüssigkeit gefüllt, und die Auslaßventilmembran 26 ist in einer Stellung, bei der eine Verbindung zwischen den Kanälen 35 und 34 besteht. Nach einer Drehung des Gasverteilungsventils 1 wird die Leitung 10 mit der Nut 4 in Verbindung gebracht, und die Leitung 11 wird geschlossen. Auf diese Weise wird ein Druck auf die Membran 25 ausgeübt, die so weit bewegt wird, daß die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer 22 durch die Kanäle 39, 35 und 34 in den Auslaß 33 gedrückt wird. Bei einer weiteren Drehung des Gasverteilungsventils 1 kommt die Leitung 7 unter Luftdruck, und die Leitung 8 wird verschlossen, so daß ein Druck auf die Auslaßventilmembran 26 ausgeübt wird. Die Membran 26 wird so weit bewegt, daß Flüssigkeit aus derAuslaßventilkammer 23 durch den Kanal 34 in den Flüssigkeitsauslaß 33 gedrückt wird; darauf wird dann der Kanal 35 von dem Kanal 34 getrennt.When the line 9 with the groove 3 and thus with the air supply in connection stands and the line 12 is closed, presses air on the channels 31 and 32 sealing membrane 24. Lines 10 and 7 are closed off from the air supply, and the lines 11 and 8 are through the grooves 5 and 6 with the free atmosphere in connection; as a result, no pressure is exerted on the diaphragms 25 and 26. The liquid chamber 22 is filled with liquid, and the outlet valve membrane 26 is in a position in which a connection between the channels 35 and 34 consists. After turning the gas distribution valve 1, the line 10 is with the groove 4 in communication, and the line 11 is closed. To this Way, a pressure is applied to the membrane 25, which is moved so far that the Liquid from the liquid chamber 22 through the channels 39, 35 and 34 into the Outlet 33 is pressed. If you turn the gas distribution valve 1 the line 7 comes under air pressure, and the line 8 is closed so that pressure is applied to the outlet valve diaphragm 26. The membrane 26 is so wide moves the liquid from the outlet valve chamber 23 through the channel 34 into the liquid outlet 33 is pressed; the channel 35 is then separated from the channel 34.

Bei einer weiteren Drehung des Gasverteilungsventils 1 wird die Leitung 9 verschlossen und die Leitung 12 zur freien Atmosphäre hin geöffnet; dadurch kann die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitseinlaß 30 unter Druck über den Kanal 31 einströmen und die Einlaßventilmembran 24 bewegen, um die Einlaßventilkammer 21 zu füllen und eine Verbindung mit dem Kanal 32 zu schaffen. Sobald die Leitung 10 abgeschlossen und die Leitung 11 zur Atmosphäre geöffnet ist, strömt infolge des Flüssigkeitsdruckes die Flüssigkeit durch die Einlaßventilkammer 21 und über den Kanal 32 weiter; dadurch wird die Flüssigkeitskammer 22 gefüllt und gleichzeitig die Membran 25 in die in der Zeichnung dargestellte Stellung bewegt. Bei einer weiteren Drehung des Gasverteilungsventils 1 wird die Leitung 12 abgeschlossen, so daß der Luftdruck über die Leitungen 9 und 27 wirksam und die Einlaßventilmembran 24 betätigt wird, so daß die Flüssigkeit aus der Einlaßventilkammer 21 über den Kanal 31 in den Flüssigkeitseinlaß 30 zurückströmen kann; darauf wird dann der Kanal 32 vom Kanal 31 abgetrennt.With a further rotation of the gas distribution valve 1, the line 9 is closed and the line 12 is opened to the open atmosphere; this allows the liquid from the liquid inlet 30 to flow under pressure via the channel 31 and move the inlet valve membrane 24 to fill the inlet valve chamber 21 and create a connection with the channel 32. As soon as the line 10 is closed and the line 11 is opened to the atmosphere, the liquid flows onward through the inlet valve chamber 21 and via the channel 32 as a result of the liquid pressure; as a result, the liquid chamber 22 is filled and at the same time the membrane 25 is moved into the position shown in the drawing. With a further rotation of the gas distribution valve 1, the line 12 is closed so that the air pressure via the lines 9 and 27 is effective and the inlet valve membrane 24 is actuated so that the liquid can flow back from the inlet valve chamber 21 via the channel 31 into the liquid inlet 30; the channel 32 is then separated from the channel 31.

Bei einer weiteren Drehung des Gasverteilungsventils 1 kommt es wieder in die dargestellte Stellung; dabei wird der Druck von der Auslaßventilmembran 26 abgelassen. Die Flüssigkeit aus der Ableitung 33 unterliegt einem geringen Staudruck und strömt durch den Kanal 34, so daß die Auslaßventilkammer 33 gefüllt und die Membran 26 in die dargestellte Stellung bewegt wird, wobei der Kanal 35 mit dem Kanal 34 in Verbindung kommt. Nunmehr hat eine vollkommene Umdrehung stattgefunden, und das Gesamtvolumen der bei diesem Kreislauf durch den Auslaß 33 abgegebenen Flüssigkeit entspricht dem Volumen der Flüssigkeitskammer 22.With a further rotation of the gas distribution valve 1 it occurs again in the position shown; the pressure from the outlet valve membrane 26 drained. The liquid from the discharge line 33 is subject to a low dynamic pressure and flows through the channel 34, so that the outlet valve chamber 33 is filled and the Membrane 26 is moved into the position shown, the channel 35 with the Channel 34 comes into contact. Now has a perfect revolution took place, and the total volume of this circuit through the outlet 33 dispensed liquid corresponds to the volume of the liquid chamber 22.

Um eine Schmierung zwischen den Berührungsflächen des rotierenden Gasverteilungsventils 1 und seinem Gehäuse zu vermeiden, kann zwischen den Berührungsflächen ein Zwischenraum von 0,05 mm vorgesehen sein; um eine Undichtigkeit zwischen den Nuten 3, 4, 5 und 6 zu vermeiden, sind in der Zeichnung nicht dargestellte Ringnuten zwischen den Nuten 3 und 4, 4 und 5 und 5 und 6 vorgesehen, die mit der Atmosphäre in Verbindung stehen.To provide lubrication between the contact surfaces of the rotating To avoid gas distribution valve 1 and its housing, between the contact surfaces a gap of 0.05 mm should be provided; to a leak between the Grooves 3, 4, 5 and 6 to avoid are ring grooves not shown in the drawing provided between the grooves 3 and 4, 4 and 5 and 5 and 6, which with the atmosphere stay in contact.

Sollte eine der Membranen 24, 25 oder 26 zerstört werden, so hört die Pumpe auf, Flüssigkeit zu fördern; die Flüssigkeit kommt also nicht über die sonst das Steuermedium führenden Leitungen 27, 28 und 29 in das Gasverteilungsventil 1.Should one of the membranes 24, 25 or 26 be destroyed, listen the pump on to deliver liquid; so the liquid does not come over otherwise lines 27, 28 and 29 carrying the control medium into the gas distribution valve 1.

Claims

PATENT CLAIM: Dosing pump designed as a diaphragm pump for conveying highly explosive liquids, for example nitric acid esters, with pneumatic actuated conveyor diaphragm and two the liquid inflow and outflow to and from the Also pneumatically operated diaphragms that control the pump chamber, the Diaphragm-actuating medium is centrally controlled, characterized in that to avoid pressure fluctuations and surges both inside the pump provided channels (31, 32, 39, 35 and 34 or 36, 37 and 38) as well as the liquid supply and discharge lines (30, 33) and those carrying the control medium between the pump and a gas distribution valve (1) designed as a central control element Lines (27, 28, 29) one. have a diameter of less than 2.54 mm. Into consideration printed publications: German Patent No. 697 303; French patent specification No. 986 047; U.S. Patent No. 2,383,193.