DE102010038225A1 - Hose membrane process pump has controlling element that switches OFF head pump and switches ON reserve pump head - Google Patents

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Abstract

A housing (1) has displacement chamber with tubular diaphragm (2). A pump head is arranged in opposite to conveying direction acting non-return valves (3,4) and shut-off valves (5). An annular space (6) filled with liquid is formed between tubular diaphragm and wall of the housing and is contacted with a pressure chamber (7) via secondary hydraulic chamber (8). An actuator alternately sucks liquid from annular space into pressure chamber and pressurizes liquid from pressure chamber into annular space. A controlling element switches OFF the head pump and switches ON a reserve pump head.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlauchmembran-Prozeßpumpe mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Schlauchmembran, die innenseitig einen Verdrängungsraum, an dessen beiden Enden – dem Pumpenkopf – entgegen der Förderrichtung wirkende Rückschlagventile sowie Absperrventile angeordnet sind, wobei die Schlauchmembran außenseitig mit der Wandung des Gehäuses einen Ringraum bildet, der mit einer Vorlageflüssigkeit gefüllt ist und mit einem Druckraum unter Bildung eines Sekundärhydraulikraums verbunden ist und wobei Betätigungsmittel zum alternierenden Saugen von Vorlageflüssigkeit aus dem Ringraum in den Druckraum und Drücken von Vorlageflüssigkeit aus dem Druckraum in den Ringraum vorgesehen sind,.The invention relates to a tubular membrane process pump having a housing, a hose diaphragm arranged in the housing, the inside of which a displacement chamber at the two ends - the pump head - against the direction of flow acting check valves and shut-off valves are arranged, wherein the hose membrane on the outside with the wall of the housing forms an annular space which is filled with a reference liquid and is connected to a pressure chamber to form a secondary hydraulic space and wherein actuating means for alternately sucking the original liquid from the annulus in the pressure chamber and pressing of original liquid from the pressure chamber are provided in the annulus.

Die DE 44 25 515 B4 beschreibt eine Doppelmembranpumpvorrichtung mit einem Paar von axial ausgerichtet miteinander verbundenen Membranen, die jeweils innerhalb einer Membrankammer hin und her bewegbar sind, wobei die Kammer einen Flüssigkeitspumpabschnitt und einen Luftabschnitt aufweist. Um das Versagen der Pumpe aufgrund von Undichtigkeiten aufgrund des Verschleißes von Ventilbetätigungseinrichtungen zu verhindern, wird dort vorgeschlagen, daß das Betätigungsventil für die Doppelmembranpumpe selbstabdichtend ist und aus einer relativ geringen Anzahl von Teilen aufgebaut und somit ohne vollständiges Zerlegen der Pumpe für Wartungsarbeiten zugänglich ist.The DE 44 25 515 B4 describes a dual diaphragm pumping device having a pair of axially aligned diaphragms each reciprocable within a diaphragm chamber, the chamber having a fluid pumping section and an air section. In order to prevent the failure of the pump due to leaks due to the wear of valve actuators, it is proposed there that the actuating valve for the double diaphragm pump is self-sealing and constructed from a relatively small number of parts and thus accessible without complete disassembly of the pump for maintenance.

Eine hydraulisch angetriebene Membranpumpe ist aus der DE 299 20 397 U1 bekannt.A hydraulically driven diaphragm pump is out of the DE 299 20 397 U1 known.

Eine Schlauchmembran-Prozeßpumpe gemäß dem Oberbegriff wird in der EP 1 520 988 B1 beschrieben und von der Feluwa Pumpen GmbH unter der Bezeichnung „MULTISAFE Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpe” vertrieben. Bei dieser Pumpe wird die Rotation mittels Kurbeltrieb in eine translatorische Bewegung des Kreuzkopfes umgewandelt. Der mit dem Kreuzkopf verbundene Kolben verdrängt durch eine Oszillationsbewegung innerhalb eines Zylinders eine definierte Menge an hydraulischer Vorlageflüssigkeit auf die Schlauchmembran.A tubular membrane process pump according to the preamble is in the EP 1 520 988 B1 described and marketed by Feluwa Pumpen GmbH under the name "MULTISAFE double-tube diaphragm process pump". In this pump, the rotation is converted by means of crank mechanism in a translational movement of the crosshead. The connected to the crosshead piston displaced by an oscillatory movement within a cylinder, a defined amount of hydraulic original liquid on the tube membrane.

Diese Pumpen sind inzwischen so weit entwickelt, daß im Prinzip lediglich die Förderventile als wirkliches Verschleißteil betrachtet werden und je nach Betriebsdruck und Fördermedium nach 1.000 bis 9.000 Betriebsstunden ausgewechselt werden müssen. Es ist zwar aus Heinz M. Nägel, Hermetisch dichte Verdrängerpumpen, 2010, ISBN 978-3-00-030685-3, Seiten 93 bis 97 bekannt, eine automatische Zustandsüberwachung der Förderventile basierend auf der Körperschall-Analyse der Förderventile durchzuführen, womit Leckagen bereits zu einem frühen Zeitpunkt erkannt werden können, wenn der Fördermengenverlust noch unter 1,5% liegt. Hierbei macht man sich den Effekt zunutze, daß mit einer beginnenden Leckage in den Förderventilen eine partielle Unterschreitung des Dampfdrucks des Fördermediums auftritt. Diese nicht erwünschte Drosselstelle erzeugt eine Strömungskavitation mit einem entsprechenden Schallspektrum, das im verwendeten Meßsystem analysiert und im Auswertesystem in einer verwertbare Meßgröße umgewandelt wird. Bei einer Vierlingspumpe mit acht Ventilen bzw. 16 Ventilen müssen dann beispielsweise nicht mehr alle Ventile demontiert werden, um das tatsächlich beschädigte zu bestimmen. Mit dem Meßsystem können somit Leckagen bereits im Frühstadium erkannt werden und Instandsetzungen geplant werden. Bei einem kontinuierlichen Betrieb ist jedoch erforderlich, die Pumpen durch eine Stand-by-Pumpe zu ergänzen, was mit hohen Anschaffungskosten verbunden ist.In the meantime, these pumps have been developed so far that, in principle, only the delivery valves are considered to be a real wearing part and have to be replaced after 1,000 to 9,000 operating hours, depending on the operating pressure and the pumped medium. It is indeed off Heinz M. nails, Hermetically sealed positive displacement pumps, 2010, ISBN 978-3-00-030685-3, pages 93 to 97 It is known to perform an automatic condition monitoring of the delivery valves based on the structure-borne sound analysis of the delivery valves, with which leakage can be detected at an early stage, when the delivery loss is still less than 1.5%. This makes use of the effect that occurs with an incipient leakage in the delivery valves, a partial underrun of the vapor pressure of the pumped medium. This undesirable throttle point generates a flow cavitation with a corresponding sound spectrum, which is analyzed in the measuring system used and converted in the evaluation in a usable measurement. In a four-valve pump with eight valves or 16 valves, for example, then no longer all valves must be dismantled to determine the actually damaged. With the measuring system leaks can be detected at an early stage and repairs can be planned. In a continuous operation, however, it is necessary to supplement the pumps by a stand-by pump, which is associated with high acquisition costs.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schlauchmembran-Prozeßpumpe gemäß dem Oberbegriff zu schaffen, mit der ein kontinuierlicher Betrieb auch ohne Vorhalten einer Stand-by-Pumpe möglich ist.The object of the invention is therefore to provide a hose-diaphragm process pump according to the preamble, with a continuous operation even without Vorhalten a stand-by pump is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pumpe einen Reserve-Pumpenkopf aufweist, wobei Mittel zum Ausschalten des Pumpenkopfes und zum Aktivieren des Reserve-Pumpenkopfes vorgesehen sind.This object is achieved in that the pump has a reserve pump head, with means for switching off the pump head and to activate the reserve pump head are provided.

Die Pumpen werden somit mit einem zusätzlichen Pumpenkopf versehen, was es ermöglicht, individuell zu entscheiden, bei welchem Verschleißgrad der Förderventile (beispielsweise 2, 5 oder 10%) der jeweilige Pumpenkopf ausgeschaltet und der Reserve-Pumpenkopf aktiviert wird. Die Reparatur der Förderventile – und falls erforderlich auch die Reparatur der Schlauchmembran – kann dann während des laufenden Betriebes erfolgen, ohne daß eine Stand-by-Pumpe benötigt wird.The pumps are thus provided with an additional pump head, which makes it possible to decide individually at which degree of wear of the delivery valves (for example, 2, 5 or 10%), the respective pump head is turned off and the reserve pump head is activated. The repair of the delivery valves - and if necessary, the repair of the hose diaphragm - can then be done during operation without a stand-by pump is needed.

Es ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß die Mittel zum Ausschalten bzw. Aktivieren von Pumpenkopf und Reserve-Pumpenkopf als programmierbare Steuerung ausgebildet sind.It is provided in this context that the means for switching off or activating the pump head and reserve pump head are designed as a programmable controller.

Über diese programmierbare Steuerung kann beispielsweise ein Verschleißgrad vorgegeben werden, bei dessen Erreichen der Pumpenkopf abgeschaltet und der Reserve-Pumpenkopf aktiviert wird.By way of example, a degree of wear can be preset via this programmable controller, at which point the pump head is switched off and the reserve pump head is activated.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Betätigungsmittel als Primärhydrauliksystem ausgebildet sind, wobei ein beweglicher Trennkolben zwischen dem Primärhydrauliksytem und dem Sekundärhydraulikraum vorgesehen ist.A preferred embodiment of the invention is that the actuating means are designed as a primary hydraulic system, wherein a movable separating piston between the Primärhydrauliksytem and the secondary hydraulic space is provided.

Statt eines mechanischen Antriebes, bei dem die Rotation mittels eines Kurbeltriebes in eine translatorische Bewegung des Kreuzkopfes umgewandelt wird, erfolgt somit der Antrieb über eine Primärhydraulik, die mit der Sekundärhydraulik gekoppelt ist. Die Aktivierung der Membranen erfolgt somit mittels eines Hydraulikaggregates über Wegeventile, wobei das Hydraulikaggregat einen Zylinder aktiviert, welcher den Trennkolben bewegt. Der hydraulische Antrieb in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Reserve-Pumpenkopf ermöglicht es, Reparaturen während des laufenden Betriebes ohne Vorhandensein einer Stand-by-Pumpe durchzuführen, was bei mechanischen Antrieben nicht möglich ist. Instead of a mechanical drive, in which the rotation is converted by means of a crank mechanism into a translatory movement of the crosshead, the drive thus takes place via a primary hydraulics, which is coupled to the secondary hydraulics. The activation of the membranes is thus effected by means of a hydraulic unit via directional control valves, wherein the hydraulic unit activates a cylinder which moves the separating piston. The hydraulic drive in combination with the reserve pump head according to the invention makes it possible to carry out repairs during operation without the presence of a stand-by pump, which is not possible with mechanical drives.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Zylinder als Differentialzylinder ausgebildet ist.A preferred embodiment of the invention is that the cylinder is designed as a differential cylinder.

Schließlich besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, daß die Schlauchmembran als Doppel-Schlauchmembran ausgebildet ist, die von zwei konzentrisch zueinander angeordneten einzelnen Schlauchmembranen gebildet ist.Finally, there is an advantageous embodiment of the invention is that the tube membrane is designed as a double-tube membrane, which is formed by two concentric with each other arranged individual tube membranes.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to drawings.

Es zeigenShow it

1 eine geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpe, 1 a sectional view of a double-tube membrane process pump according to the invention,

2 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpe. 2 a circuit diagram of a double-tube membrane process pump according to the invention.

Wie aus 1 ersichtlich, ist bei der erfindungsgemäßen Doppel-Schlauchmembran-Prozeßpumpe in einem Gehäuse 1 eine Doppel-Schlauchmembran 2 angeordnet. Die Doppel-Schlauchmembran 2 besteht aus zwei einzelnen Schlauchmembranen, die konzentrisch zueinander angeordnet und endseitig in dem Gehäuse 1 festgespannt sind. Die innere Schlauchmembran definiert einen Verdrängungsraum bzw. Durchflußkanal für das zu fördernde Fluid, an dessen beiden Enden – dem Pumpenkopf 19 (2) – entgegen der Förderrichtung wirkende Rückschlagventile 3, 4, welche beispielsweise als Kugelventile ausgebildet sein können, angeordnet sind. Vor dem eingangsseitigen Rückschlagventil 3 ist ein Absperrventil 5 für die Saugseite des Fördermediums und nach dem ausgangsseitigen Rückschlagventil 4 ein Absperrventil 5 für die Druckseite des Fördermediums angeordnet.How out 1 it can be seen in the case of the double-tube membrane process pump according to the invention in a housing 1 a double-tube membrane 2 arranged. The double tube membrane 2 consists of two individual tube membranes, which are arranged concentrically to each other and end in the housing 1 are tightened. The inner tube membrane defines a displacement chamber or flow channel for the fluid to be delivered, at both ends - the pump head 19 ( 2 ) - against the direction of flow acting check valves 3 . 4 , which may be formed for example as ball valves, are arranged. In front of the input side check valve 3 is a shut-off valve 5 for the suction side of the fluid and after the output side check valve 4 a shut-off valve 5 arranged for the pressure side of the pumped medium.

Die äußere Schlauchmembran bildet mit der Wandung des Gehäuses 1 einen Ringraum 6, welche mit einer Vorlageflüssigkeit als Hydraulikmittel gefüllt ist. Der Ringraum 6 steht über eine Öffnung in der Wandung des Gehäuses 1 und eine nicht näher dargestellte Verbindungsleitung mit dem Druckraum 7 in Verbindung, wobei der Ringraum 6, die Verbindungsleitung und der Druckraum einen Sekundärhydraulikraum 8 bilden.The outer tube membrane forms with the wall of the housing 1 an annulus 6 , which is filled with a reference liquid as a hydraulic medium. The annulus 6 is above an opening in the wall of the housing 1 and a connection line not shown with the pressure chamber 7 in conjunction with the annulus 6 , the connecting pipe and the pressure chamber have a secondary hydraulic room 8th form.

Um Leckageverluste der Vorlageflüssigkeit ausgleichen zu können, ist ein Vorratsbehälter 9 vorgesehen, der mit dem Sekundärhydraulikraum 8 über ein Leckageventil verbunden ist. Weiterhin ist ein Überdruckventil vorgesehen, über welches bei zu hohem Druck in dem Sekundärhydraulikraum 8 Vorlageflüssigkeit zurück in den Vorratsbehälter 9 gelangen kann.To compensate for leakage losses of the original liquid, is a reservoir 9 provided with the secondary hydraulic room 8th connected via a leakage valve. Furthermore, a pressure relief valve is provided, via which at too high pressure in the secondary hydraulic space 8th Original liquid back into the storage tank 9 can get.

Weiterhin ist ein Primärhydrauliksystem vorgesehen, das ein Hydraulikaggregat 10 aufweist, das über ein Wegeventil 11 einen Zylinder 12 aktiviert, welcher als Diffentialzylinder ausgebildet sein kann. Dieser Zylinder 12 aktiviert über einen zweiten Kolben 13, welcher in dem Sekundärhydraulikraum 8 angeordnet ist, die Sekundärhydraulik, die wie oben beschrieben die Pumpbewegung auf die Doppel-Schlauchmembran 2 ausübt. Weiterhin umfaßt das Primärhydrauliksystem einen Tank 14, ein Absperrventil 15, ein Druckminderventil 16, ein Druckbegrenzungsventil 17 und Blasenspeicher 18.Furthermore, a primary hydraulic system is provided which is a hydraulic unit 10 that has a directional control valve 11 a cylinder 12 activated, which may be designed as a differential cylinder. This cylinder 12 activated via a second piston 13 which is in the secondary hydraulic room 8th is arranged, the secondary hydraulic, as described above, the pumping movement to the double-tube membrane 2 exercises. Furthermore, the primary hydraulic system comprises a tank 14 , a shut-off valve 15 , a pressure reducing valve 16 , a pressure relief valve 17 and bladder memory 18 ,

Wie aus 2 ersichtlich, erfolgt die Aktivierung der Doppel-Schlauchmembranen 2 über das Hydraulikaggregat 10 und die Wegeventile 11, die hier als 3/2-Wegeventile ausgebildet sind.How out 2 can be seen, the activation of the double-tube membranes 2 via the hydraulic unit 10 and the directional valves 11 , which are designed here as 3/2-way valves.

Bei der in 2 dargestellten Vierlingspumpe weisen drei Pumpenköpfe 19a, 19b und 19c offene Absperrventile 5 auf, so daß die drei Pumpenköpfe 19a, 19b und 19c abwechselnd in Arbeitsstellung sind, während der Reserve-Pumpenkopf 19d abgesperrt ist. Bei diesem sind alle Absperrventile 5 geschlossen und das 3/2-Wegeventil 11 ist auf den Tank 14 geschaltet. An diesem Reserve-Pumpenkopf 19d kann somit im laufenden Betrieb der Pumpe eine Reparatur eines bzw. beider Rückschlagventile 3, 4 vorgenommen werden, ohne daß die Pumpe insgesamt durch eine Stand-by-Pumpe überbrückt werden muß.At the in 2 shown Vierlingspumpe have three pump heads 19a . 19b and 19c open shut-off valves 5 on, so that the three pump heads 19a . 19b and 19c are alternately in working position while the reserve pump head 19d is locked. In this all shut-off valves 5 closed and the 3/2-way valve 11 is on the tank 14 connected. At this reserve pump head 19d Thus, during operation of the pump can repair one or both check valves 3 . 4 be made without the pump must be bridged by a stand-by pump altogether.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 29920397 U1 [0003] DE 29920397 U1 [0003]
  • EP 1520988 B1 [0004] EP 1520988 B1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Heinz M. Nägel, Hermetisch dichte Verdrängerpumpen, 2010, ISBN 978-3-00-030685-3, Seiten 93 bis 97 [0005] Heinz M. nails, Hermetically sealed positive displacement pumps, 2010, ISBN 978-3-00-030685-3, pages 93 to 97 [0005]

Claims (5)

Schlauchmembran-Prozeßpumpe mit einem Gehäuse (1), einer in dem Gehäuse (1) angeordneten Schlauchmembran (2), die innenseitig einen Verdrängungsraum, an dessen beiden Enden – dem Pumpenkopf (19) – entgegen der Förderrichtung wirkende Rückschlagventile (3, 4) sowie Absperrventile (5) angeordnet sind, wobei die Schlauchmembran außenseitig mit der Wandung des Gehäuses (1) einen Ringraum (6) bildet, der mit einer Vorlageflüssigkeit gefüllt ist und mit einem Druckraum (7) unter Bildung eines Sekundärhydraulikraums (8) verbunden ist und wobei Betätigungsmittel zum alternierenden Saugen von Vorlageflüssigkeit aus dem Ringraum (6) in den Druckraum (7) und Drücken von Vorlageflüssigkeit aus dem Druckraum (7) in den Ringraum (6) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reserve-Pumpenkopf (19d) vorgesehen ist, wobei Mittel zum Ausschalten des Pumpenkopfes und zum Aktivieren des Reserve-Pumpenkopfes (19d) vorgesehen sind.Tubular membrane process pump with a housing ( 1 ), one in the housing ( 1 ) arranged tubular membrane ( 2 ), the inside a displacement space, at both ends - the pump head ( 19 ) - against the direction of flow acting check valves ( 3 . 4 ) and shut-off valves ( 5 ) are arranged, wherein the hose membrane on the outside with the wall of the housing ( 1 ) an annulus ( 6 ), which is filled with a reference liquid and with a pressure chamber ( 7 ) forming a secondary hydraulic room ( 8th ) and wherein actuation means for alternately sucking original liquid from the annulus ( 6 ) into the pressure chamber ( 7 ) and pressing of original liquid from the pressure chamber ( 7 ) in the annulus ( 6 ), characterized in that a reserve pump head ( 19d ), means for switching off the pump head and for activating the reserve pump head ( 19d ) are provided. Schlauchmembran-Prozeßpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ausschalten bzw. Aktivieren von Pumpenkopf und Reserve-Pumpenkopf (19d) als programmierbare Steuerung ausgebildet sind.Tubular membrane process pump according to claim 1, characterized in that the means for switching off or activating the pump head and reserve pump head ( 19d ) are designed as a programmable controller. Schlauchmembran-Prozeßpumpe gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel als Primärhydrauliksystem ausgebildet sind, wobei ein beweglicher Trennkolben (13) zwischen dem Primärhydrauliksytem und dem Sekundärhydraulikraum (8) vorgesehen ist.Tubular membrane process pump according to claim 1 or claim 2, characterized in that the actuating means are designed as a primary hydraulic system, wherein a movable separating piston ( 13 ) between the primary hydraulic system and the secondary hydraulic room ( 8th ) is provided. Schlauchmembran-Prozeßpumpe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (12) des Primärhydrauliksystems als Differentialzylinder ausgebildet ist.Tubular membrane process pump according to claim 3, characterized in that the cylinder ( 12 ) of the primary hydraulic system is designed as a differential cylinder. Schlauchmembran-Prozeßpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchmembran (2) als Doppel-Schlauchmembran (2) ausgebildet ist, die von zwei konzentrisch zueinander angeordneten einzelnen Schlauchmembranen gebildet ist.Tubular membrane process pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tubular membrane ( 2 ) as a double-tube membrane ( 2 ) is formed, which is formed by two concentrically arranged individual tube membranes.
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