DE102010039829A1 - Membranpumpe mit trägheitsgesteuertem Leckergänzungsventil - Google Patents

Membranpumpe mit trägheitsgesteuertem Leckergänzungsventil Download PDF

Info

Publication number
DE102010039829A1
DE102010039829A1 DE102010039829A DE102010039829A DE102010039829A1 DE 102010039829 A1 DE102010039829 A1 DE 102010039829A1 DE 102010039829 A DE102010039829 A DE 102010039829A DE 102010039829 A DE102010039829 A DE 102010039829A DE 102010039829 A1 DE102010039829 A1 DE 102010039829A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
closing body
hydraulic
working fluid
hydraulic chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102010039829A
Other languages
English (en)
Inventor
Auf Nichtnennung Antrag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Prominent GmbH
Original Assignee
Prominent Dosiertechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prominent Dosiertechnik GmbH filed Critical Prominent Dosiertechnik GmbH
Priority to DE102010039829A priority Critical patent/DE102010039829A1/de
Priority to CA2808388A priority patent/CA2808388C/en
Priority to PCT/EP2011/064045 priority patent/WO2012025423A1/de
Priority to BR112013004584A priority patent/BR112013004584A2/pt
Priority to US13/818,119 priority patent/US20130209280A1/en
Priority to KR1020137006053A priority patent/KR20130138194A/ko
Priority to CN201180040469.2A priority patent/CN103154517B/zh
Priority to RU2013113209/06A priority patent/RU2573069C2/ru
Priority to JP2013525247A priority patent/JP5862903B2/ja
Priority to EP11745539.4A priority patent/EP2609332A1/de
Publication of DE102010039829A1 publication Critical patent/DE102010039829A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/06Pumps having fluid drive
    • F04B43/067Pumps having fluid drive the fluid being actuated directly by a piston
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/06Pumps having fluid drive
    • F04B43/073Pumps having fluid drive the actuating fluid being controlled by at least one valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009Special features
    • F04B43/0081Special features systems, control, safety measures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10Valves; Arrangement of valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00Working fluid
    • F05B2210/10Kind or type
    • F05B2210/11Kind or type liquid, i.e. incompressible
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00Pumps

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit einem über eine Membran (1) von einem Hydraulikraum (8) getrennter Förderraum (9), wobei der Förderraum (9) jeweils mit einem Sauganschluss und einem Druckanschluss verbunden ist und der mit einer Arbeitsflüssigkeit befüllbare Hydraulikraum (8) mit einem pulsierenden Arbeitsflüssigkeitsdruck beaufschlagt werden kann, wobei der Hydraulikraum (8) über ein Leckergänzungsventil (6) mit einem Arbeitsflüssigkeitsvorrat (15) verbunden ist, wobei das Leckergänzungsventil (6) einen zwischen einer Schließstellung, in welcher der Ventildurchgang geschlossen ist, und einer Offenstellung, in welcher der Ventildurchgang geöffnet ist, hin- und her bewegbaren Schließkörper aufweist, welcher mit Hilfe eines Druckelementes in der Schließstellung gehalten wird, wobei das Druckelement derart ausgelegt ist, dass wenn der Druck im Hydraulikraum (8) kleiner als ein Einstelldruck pL ist, der Schließkörper (16) sich in Richtung der Offenstellung bewegt. Um eine Membranpumpe mit einem Leckergänzungsventil bereitzustellen, dass die Nachteile des Stands der Technik vermindert oder sogar überwindet, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Masse des Schließkörpers (16) so groß ist, dass sich der Schließkörper (16) bei einem nicht länger als 1 Millisekunde andauernden Druckabfall auf 0 bar aufgrund eines Druckstoßes im Hydraulikraum (8) um nicht mehr als 0,2 mm in Richtung der Offenstellung bewegt

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit einem Leckergänzungsventil sowie ein Verfahren zum Dimensionieren eines Leckergänzungsventils.
  • Membranpumpen weisen im allgemeinen einen über eine Membran von einem Hydraulikraum getrennten Förderraum auf, wobei der Förderraum jeweils mit einem Sauganschluss und einem Druckanschluss verbunden ist. Der mit Arbeitsflüssigkeit befüllbare Hydraulikraum kann dann mit einem pulsierenden Arbeitsflüssigkeitsdruck beaufschlagt werden. Durch den pulsierenden Arbeitsflüssigkeitsdruck wird eine pulsierende Bewegung der Membran erzeugt, wodurch das Volumen des Förderraums periodisch größer und kleiner wird. Dadurch ist es möglich, über den Sauganschluss, der mit einem entsprechenden Rückschlagventil mit dem Förderraum verbunden ist, das Fördermedium anzusaugen, wenn das Volumen des Förderraums vergrößert wird, und über den Druckanschluss, der ebenfalls mit einem entsprechenden Rückschlagventil mit dem Förderraum verbunden ist, unter Druck wieder abzugeben, wenn das Volumen des Förderraums verringert wird.
  • Als Arbeitsflüssigkeit wird in der Regel ein Hydrauliköl verwendet. Grundsätzlich können jedoch auch andere geeignete Flüssigkeiten, wie z. B. Wasser mit einem wasserlöslichen Mineralzusatz verwendet werden.
  • Durch die Membran wird das zu fördernde Medium vom Antrieb getrennt, wodurch einerseits der Antrieb von schädlichen Einflüssen des Fördermediums abgeschirmt ist und andererseits auch das Fördermedium von schädlichen Einflüssen des Antriebes, z. B. Verunreinigungen, abgeschirmt ist.
  • Der pulsierende Arbeitsflüssigkeitsdruck wird häufig mit Hilfe eines beweglichen Kolbens, der mit der Arbeitsflüssigkeit in Kontakt steht, bereitgestellt.
  • Der Kolben wird dabei z. B. in einem hohlzylindrischen Element hin und her bewegt, wodurch das Volumen des Hydraulikraums verkleinert und vergrößert wird, was zu einer Erhöhung und Absenkung des Druckes im Hydraulikraum sowie in der Folge zu einer Bewegung der Membran führt.
  • Trotz verschiedenster Maßnahmen, die ein Umströmen des Kolbens mit Arbeitsflüssigkeit verhindern sollen, lässt sich in der Praxis nicht ausschließen, dass bei jedem Hubvorgang eine kleine Menge der Arbeitsflüssigkeit durch den schmalen verbleibenden Spalt zwischen Kolben und hohlzylindrischem Element verloren geht, wodurch allmählich die Arbeitsflüssigkeitsmenge im Hydraulikraum reduziert wird. Dies hat zur Folge, dass der Druckhub nicht mehr vollständig von der Membran ausgefüllt wird, da nicht mehr genügend Arbeitsflüssigkeit zur Druckbewegung der Membran zur Verfügung steht.
  • Daher ist beispielsweise in der DE 1034030 bereits vorgeschlagen worden, den Hydraulikraum unter Zwischenschaltung eines Ventils, einem sogenannten Leckergänzungsventil, mit einem Arbeitsflüssigkeitsvorrat zu verbinden.
  • Durch dieses Leckergänzungsventil kann bei Bedarf Arbeitsflüssigkeit in den Hydraulikraum nachgefüllt werden. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass nicht zuviel Arbeitsflüssigkeit in den Hydraulikraum gebracht wird, da dann sich die Membran im Druckhub zu weit in den Förderraum hinein bewegt und unter Umständen mit Ventilen oder anderen Bauteilen in Kontakt gerät und beschädigt wird.
  • Zu diesem Zweck weist das Leckergänzungsventil in der Regel einen zwischen einer Schließstellung, in welcher der Ventildurchgang beschlossen ist und in einer Offenstellung, in welcher der Ventildurchgang geöffnet ist, hin- und her bewegbaren Schließkörper, z. B. in Form einer Schließkugel, auf. Dieser Schließkörper ist mit Hilfe eines Druckelementes, z. B. einer Feder, in der Schließstellung vorgespannt. Dieses Druckelement ist derart ausgelegt, dass nur dann, wenn der Druck im Hydraulikraum kleiner als ein Einstelldruck pL ist, der Schließkörper sich in der Richtung der Offenstellung bewegt.
  • Da es während des Saughubes, d. h. während der Kolben zurück bewegt wird zwangsläufig zu einer Verringerung des Drucks im Hydraulikraum kommt, muss der Einstelldruck pL derart eingestellt sein, dass während des Saughubes keine Flüssigkeit über das Leckergänzungsventil in den Hydraulikraum gelangen kann. Erst am Ende des Saughubes, wenn sich der Kolben kaum noch bewegt, soll über das Leckergänzungsventil eventuell fehlende Arbeitsflüssigkeit nachgefüllt werden.
  • Dabei ist zu beachten, dass am Ende des Druckhubes im Förderraum der maximale Druck herrscht. Wird nun der Saughub gestartet, so wird sich die Membran in Richtung des Hydraulikraums bewegen, bis der Druck im Förderraum auf den statischen Druck am Sauganschluss abgefallen ist. Wird der Saughub fortgesetzt, so führt dies zu einem Druckstoß, dem sogenannten Joukowsky-Stoß, da im Förderraum nun Fördermedium über den Sauganschluss zugeführt wird, was zu einer abrupten Geschwindigkeitsänderung in der Saugleitung führt. Dieser Druckstoß führt zu einer hochfrequenten Druckschwankung im Hydraulikraum. Kurzzeitig wird der Druck im Hydraulikraum enorm reduziert.
  • Um zu verhindern, dass während dieses Druckstoßes das Leckergänzungsventil öffnet und damit Arbeitsflüssigkeit in den Hydraulikraum strömen kann, muss der Einstelldruck pL entsprechend klein eingestellt werden, was bedeutet, dass das Druckelement des Leckergänzungsventils relativ groß dimensioniert werden muss.
  • Dies ist jedoch bei den bekanntem Membranpumpen von Nachteil, da es am Ende des Saughubes nun schwierig ist, den Einstelldruck des Leckergänzungsventils zu unterschreiten. Es müssen daher entsprechend konstruktive Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass am Ende des Saughubes das Leckergänzungsventil tatsächlich öffnet, wenn zu wenig Arbeitsflüssigkeit im Hydraulikraum enthalten ist. Dies erhöht die Kosten der Membranpumpe.
  • Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Membranpumpe mit einem Leckergänzungsventil bereitzustellen, dass die genannten Nachteile vermindert oder sogar überwindet. Zudem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Dimensionieren eines Leckergänzungsventils bereitzustellen, das die genannten Nachteile vermindert oder sogar behebt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine eingangs erwähnte Membranpumpe, bei der die Masse des Schließkörpers so groß ist, dass sich der Schließkörper bei einem nicht länger als eine Millisekunde andauernden Druckstoß aufgrund eines Druckabfalls im Hydraulikraum um nicht mehr als 0,2 mm in Richtung der Offenstellung bewegt.
  • Es wurde nämlich festgestellt, dass der Druckstoß, der sogenannte Joukowsky-Stoß, der in dem Moment auftritt, wenn der Druck im Förderraum auf den Druck am Sauganschluss abfällt, hochfrequent ist, d. h. während eines Zeitintervalls von weniger als einer Millisekunde auftritt. Erfindungsgemäß wird nun der Schließkörper derart ausgebildet, dass dessen Masse und damit dessen Massenträgheit derart groß ist, dass bei einem solchen Druckstoß aufgrund der Massenträgheit sich der Schließkörper um nicht mehr als 0,2 mm in Richtung der Offenstellung bewegen kann. Da nach Ablauf der einen Millisekunde der Druck bereits wieder angestiegen ist, wird die Bewegung des Schließkörpers gestoppt. Üblicherweise ist eine Bewegung des Schließkörpers um weniger als 0,2 mm derart gering, dass der sich dadurch ergebende Öffnungsspalt für die Arbeitsflüssigkeit zu gering ist, um eine nennenswerte Menge an Arbeitsflüssigkeit in den Hydraulikraum zu befördern.
  • Falls die geringe Menge dennoch von Nachteil sein sollte, ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass sich der Schließkörper bei einem nicht länger als einer Millisekunde andauernden Druckstoß aufgrund eines Druckabfalls im Hydraulikraum um nicht mehr als 0,1 mm in Richtung der Offenstellung bewegt.
  • Es versteht sich, dass aufgrund des Joukowsky-Stoßes der Druckstoß maximal zu einer Absenkung des Druckes im Hydraulikraum auf 0 bar führen kann. Ein Beispiel für die Berechnung der Masse des Schließkörpers wird unten angegeben.
  • Tatsächlich wird trotz des Druckstoßes der Druck im Hydraulikraum nicht auf 0 bar absinken, sondern auf einen Minimaldruck pmin. Dieser Minimaldruck pmin hängt von den gewählten Prozessparametern ab, wie z. B. dem statischen Druck am Pumpensauganschluss, der Geschwindigkeit des Kolbens und der Volumina des Hydraulikraums und des Förderraums ab.
  • Während im Stand der Technik üblicherweise der Einstelldruck pL kleiner als pmin ist, kann in einer bevorzugten Ausführungsform nun pL größer als pmin sein. Die Rückstellfeder des Leckergänzungsventils kann daher kleiner dimensioniert sein, was die Handhabung der Pumpe deutlich vereinfacht.
  • Hinsichtlich des Verfahrens zum Dimensionieren eines Leckergänzungsventils einer Membranpumpe wird die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Masse des Schließköpers derart gewählt wird, dass sich der Schließkörper bei einem nicht länger als einer Millisekunde andauernden Druckstoß aufgrund eines Druckabfalls im Hydraulikraum um nicht mehr als 0,2 mm, vorzugsweise um nicht mehr als 0,1 mm in Richtung der Offenstellung bewegt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie den zugehörigen Figuren. Es zeigen:
  • 1 eine Teilschnittansicht einer Membranpumpe des Standes der Technik,
  • 2 den Druckverlauf im Hydraulikraum während des Saughubes und
  • 3 eine Schnittansicht eines Leckergänzungsventils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • In 1 sind die wesentlichen Teile einer Membranpumpe in einer Teilschnittansicht gezeigt. Die Membranpumpe weist eine Membran 1 auf, welche den Hydraulikraum 8 von dem Förderraum 9 trennt. Der Förderraum 9 ist über entsprechende Rückschlagventile mit einem Sauganschluss und einem Druckanschluss verbunden. Der Hydraulikraum 8 kann mit Hilfe des Kolbens 3 mit einem pulsierenden Arbeitsflüssigkeitsdruck beaufschlagt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Membran 1 mit einer in einem Einbauraum 13 montierten Feder 10 verbunden, welche dafür sorgt, dass die Membran in Richtung des Hydraulikraums vorgespannt ist. Durch den pulsierenden Druck der Arbeitsflüssigkeit wird die Membran ebenfalls zwischen den Wänden 4 und 7 hin und her bewegt, wodurch sich das Volumen des Förderraums vergrößert und verkleinert. Bei einer Verkleinerung des Volumens des Förderraums wird das im Förderraum befindliche Förderfluid über das Rückschlagventil am Druckausgang ausgegeben. Wenn sich das Volumen des Förderraums aufgrund einer Rückbewegung der Membran 1 vergrößert, wird über das Rückschlagventil aus dem Sauganschluss Förderfluid angesaugt. Durch die periodische Bewegung der Membran wird daher periodisch aus dem Sauganschluss Förderfluid angesaugt und über den Druckanschluss bei höheren Druck ausgegeben.
  • Die Membran wird zwischen den Einspannrändern 11, 12 gehalten. Aufgrund der Rückholfeder 10 kann es zu einer Ausbeulung der Membran 1 kommen, die durch die gestrichelten Linien 14 dargestellt ist.
  • Während des Betriebes kann unter Umständen Arbeitsflüssigkeit über den Spalt 5 am Kolben 3 entweichen. Um sicherzustellen, dass immer die ausreichende Menge Arbeitsflüssigkeit im Hydraulikraum 8 vorhanden ist, ist ein Leckergänzungsventil 6 vorgesehen, über das der Hydraulikraum 8 mit einem Arbeitsflüssigkeitsvorrat 15 verbunden ist. Dieses Leckergänzungsventil weist eine kleine Kugel auf, die in einem Ventilsitz mittels einer Feder gedrückt wird. Über die Feder des Leckergänzungsventils 6 wird der Einstelldruck pL festgelegt. Fällt der Druck im Hydraulikraum 8 unter den Einstelldruck pL ab, so hebt die Kugel des Leckergänzungsventils vom Ventilsatz ab und zusätzliche Arbeitsflüssigkeit kann vom Arbeitsflüssigkeitsvorrat 15, der im Allgemeinen unter Atmosphärendruck (1 bar) steht, in den Hydraulikraum 8 strömen, bis der Druck im Hydraulikraum 8 über den Einstelldruck pL angestiegen ist, da dann die Feder des Leckergänzungsventils 6 die Kugel wieder in den Ventilsitz drückt und damit den Ventildurchgang verschließt.
  • In dem in 2 dargestellten Diagramm ist schematisch der Druck im Hydraulikraum während des Saughubes über der Zeit aufgetragen. Zu Beginn des Saughubes entspricht der Druck im Hydraulikraum in etwa dem Druck, mit dem die Pumpe das Förderfluid aus dem Druckanschluss ausgibt. Dieser Druck ist deutlich höher als der statische Druck der Saugleitung. Es versteht sich, dass der Druck im Hydraulikraum zusätzlich über die Rückholfeder 10 bestimmt wird. Diese Druckdifferenz wird im Folgenden jedoch nicht betrachtet, da sie für die Erfindung nicht relevant ist.
  • Der Saughub beginnt, wenn der Kolben 3 zurückbewegt wird, d. h. in der in 1 gezeigten Ausführungsform nach rechts bewegt wird. Dies führt zunächst dazu, dass sich der Druck im Hydraulikraum langsam reduziert und da der Druck im Förderraum größer ist, wird sich die Membran nach rechts, d. h. in Richtung des Hydraulikraums bewegen. Dabei wird der Druck im Förderraum langsam abfallen, bis er den statischen Druck am Sauganschluss pSO erreicht. Wenn der Druck noch weiter abfällt, wird das entsprechende Rückschlagventil, das den Förderraum mit dem Sauganschluss verbindet, öffnen und Förderfluid wird über den Sauganschluss nachströmen. In dem Moment, in dem der Druck im Förderraum somit den statischen Drucksauganschluss erreicht, kommt es in der Saugleitung zu einer abrupten Geschwindigkeitsänderung des Fluids. Diese Geschwindigkeitsänderung Δv führt zu dem sogenannten Joukowsky-Stoß Δpst = ρ·a·Δv, wobei ρ die Dichte des Fördermediums und a die Wellenfortpflanzungsgeschwindigkeit im flüssigkeitsgefüllten Saugrohr ist.
  • Dieser Joukowsky-Stoß im Förderraum führt zu einem Druckstoß im Hydraulikraum, da die beiden Räume über die Membran verbunden sind.
  • Man erkennt, dass nach einer gewissen Zeit ab Beginn des Saughubes s der Druck pH im Hydraulikraum schlagartig für ein kurzes Zeitintervall (Δpst) absinkt. Kurz darauf steigt er wieder stark an, so dass sich eine hochfrequente schnellabklingende Druckschwingung ergibt. Man erkennt sofort, dass der Druckstoß maximal zu einer Absenkung auf p = 0 führen kann. Tatsächlich wird jedoch der Druck im Hydraulikraum nicht auf 0, sondern auf einem Minimaldruck pmin absinken, der durch die Betriebsparameter und den Aufbau der Membranpumpe vorgegeben ist.
  • Um ein Öffnen des Leckergänzungsventils bei dem bis pmin abfallenden Druckstoß zu verhindern, ist im Stand der Technik vorgesehen, dass der Einstelldruck des Leckergänzungsventils pL kleiner als pmin ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann jedoch der Einstelldruck pL deutlich größer als pmin gewählt werden, solange pL kleiner ist als ein mittlerer Druck pm im Hydraulikraum.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Druckstoß nur während eines sehr kurzen Zeitintervalls Δts < 1 Millisekunde auftritt.
  • Die Masse des Schließkörpers wird erfindungsgemäß derart groß gewählt, dass ein solcher Druckstoß nur zu einem Hub von weniger als 0,2 mm bzw. vorzugsweise weniger als 0,1 mm führt.
  • Ein erfindungsgemäßes Leckergänzungsventil ist in 3 dargestellt.
  • Dieses Leckergänzungsventil weist einen in einem Ventilkörper 18 aufgenommenen Schließkörper 16 auf, welches ein Schließelement 20 aufweist, das in der Schließstellung einer Bohrung im Ventilkörper 18 verschließt, so dass die Leitung zum Arbeitsflüssigkeitsvorrat 19 von dem Hydraulikraum 8 getrennt ist. Der Schließkörper wird mit Hilfe eines Federelementes 17 in die Schließstellung vorgespannt, die in 3 gezeigt ist. Der Druck der Arbeitsflüssigkeit im Arbeitsflüssigkeitsvorrat und damit der Druck in der Leitung 19 bleibt im Wesentlichen konstant. Wenn der Druck im Hydraulikraum 8 unter den Einstelldruck pL, der im Wesentlichen durch die Feder 17 vorgegeben wird, absinkt, so wird der Schließkörper 16 in der 3 gezeigten Position nach oben bewegt, so dass eine Verbindung zwischen der Leitung 19 und dem Hydraulikraum 8 geöffnet wird. Grundsätzlich geht man davon aus, dass wenn sich der Schließkörper lediglich um 0,2 Millimeter bewegt, dass der Spalt zwischen Ventilkörper 18 und Schließelement 20 nicht ausreicht, um eine nennenswerte Menge an Arbeitsflüssigkeit durch die Leitung 19 in den Hydraulikraum abzugeben.
  • Der Hubweg des Schließkörpers Δs berechnet sich zu: Δs = b· Δt² / 2. (1)
  • Dabei ist Δt die Dauer des Druckstoßes und b die Beschleunigung, der der Schließkörper aufgrund des Druckstoßes unterlegt. Die Beschleunigung berechnet sich zu b = F/m, (2) wobei F die Kraft auf den Schließkörper ist und m die Masse des Schließkörpers. Es ergibt sich somit: Δs = F / m· Δt² / 2 (3) bzw. m = Δt² / 2Δs·F (4)
  • Geht man davon aus, dass der Druckstoß nicht länger als 1 Millisekunde andauert, d. h. Δts = 1 Millisekunde, dass die Bewegung des Schließkörpers maximal 0,1 mm sein soll, d. h. ΔsS = 0,1 mm, und dass der Druckstoß eine Druckverringerung auf 0 bar bewirkt, d. h. der Druckstoß hat die Größe des Einstelldruckes pL, z. B. 0,7 bar, so ergibt sich bei einem Durchmesser des Schließelementes von 8 mm, d. h. einer entsprechenden Fläche von ungefähr 0,5 cm2: F = pL·A = 0,7·10·0,5 = 3,5 N (5) und somit
    Figure 00080001
  • Im gezeigten Beispiel muss daher die Masse des Schließkörpers mindestens 17,5 g betragen, um eine Bewegung des Schließkörpers um mehr als 0,1 mm zu verhindern.
  • Wird die Masse des Schließkörpers derart groß gewählt, so kann selbst ein Druckstoß auf 0 bar den Schließkörper nicht soweit bewegen, dass eine nennenswerte Menge Arbeitsflüssigkeit in den Hydraulikraum austritt.
  • Das beschriebene Verfahren kann noch verbessert werden, wenn man berücksichtigt, dass der Druckstoß im Allgemeinen nicht zu einer Druckabsenkung auf 0 bar, sondern lediglich auf einen minimalen Druck pmin führt. In der oben genannten Gleichung (5) kann dann statt dem Einstelldruck pL die Differenz pL – pmin zwischen dem Einstelldruck pL und dem minimalen Druck pmin aufgrund des Druckstoßes verwendet werden, wodurch die Masse noch weiter reduziert werden kann. Alternativ dazu kann der Einstelldruck pL erhöht werden, wodurch die Feder 17 schwächer ausgelegt werden kann, was die Handhabung der Pumpe vereinfacht.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Membran
    3
    Kolben
    4
    Wand
    5
    Spalt
    6
    Leckergänzungsventil
    7
    Wand
    8
    Hydraulikraum
    9
    Förderraum
    10
    Rückholfeder
    11
    Einspannrand
    12
    Einspannrand
    13
    Einbauraum
    14
    schematische Darstellung einer ausgebeulten Membran
    15
    Arbeitsflüssigkeitsvorrat
    16
    Schließkörper
    17
    Feder
    18
    Ventilkörper
    19
    Leitung
    20
    Schließelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 1034030 [0008]

Claims (5)

  1. Membranpumpe mit einem über eine Membran (1) von einem Hydraulikraum (8) getrennter Förderraum (9), wobei der Förderraum (9) jeweils mit einem Sauganschluss und einem Druckanschluss verbunden ist und der mit einer Arbeitsflüssigkeit befüllbare Hydraulikraum (8) mit einem pulsierenden Arbeitsflüssigkeitsdruck beaufschlagt werden kann, wobei der Hydraulikraum (8) über ein Leckergänzungsventil (6) mit einem Arbeitsflüssigkeitsvorrat (15) verbunden ist, wobei das Leckergänzungsventil (6) einen zwischen einer Schließstellung, in welcher der Ventildurchgang geschlossen ist, und einer Offenstellung, in welcher der Ventildurchgang geöffnet ist, hin- und her bewegbaren Schließkörper aufweist, welcher mit Hilfe eines Druckelementes in der Schließstellung gehalten wird, wobei das Druckelement derart ausgelegt ist, dass wenn der Druck im Hydraulikraum (8) kleiner als ein Einstelldruck pL ist, der Schließkörper (16) sich in Richtung der Offenstellung bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Schließkörpers (16) so groß ist, dass sich der Schließkörper (16) bei einem nicht länger als 1 Millisekunde andauernden Druckabfall auf 0 bar aufgrund eines Druckstoßes im Hydraulikraum (8) um nicht mehr als 0,2 mm in Richtung der Offenstellung bewegt.
  2. Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Schließkörpers (16) so gewählt wird, dass sich der Schließkörper (16) bei einem nicht länger als 1 Millisekunde andauernden Druckabfall aufgrund eines Druckstoßes im Hydraulikraum (8) um nicht mehr als 0,1 mm in Richtung der Offenstellung bewegt
  3. Membranpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schließkörper (16) bei einem nicht länger als 1 Millisekunde andauernden Druckabfall auf einen minimalen Druck pmin aufgrund eines Druckstoßes im Hydraulikraum (8) um nicht mehr als 0,2 mm vorzugsweise um nicht mehr als 0,1 mm in Richtung der Offenstellung bewegt, wobei pmin der minimale im Hydraulikraum, auftretende Druck aufgrund eines Druckstosses durch eine Geschwindigkeitsänderung des Fluids durch den Sauganschluss während des Saughubs ist.
  4. Membranpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass pL größer als der minimale Druck im Hydraulikraum (8) ist.
  5. Verfahren zum Dimensionieren eines Leckergänzungsventils (6) einer Membranpumpe mit einem über eine Membran (1) von einem Hydraulikraum (8) getrennter Förderraum (9), wobei der Förderraum (9) jeweils mit einem Sauganschluss und einem Druckanschluss verbunden ist und der mit einer Arbeitsflüssigkeit befüllbare Hydraulikraum (8) mit einem pulsierenden Arbeitsflüssigkeitsdruck beaufschlagt werden kann, wobei der Hydraulikraum (8) über ein Leckergänzungsventil (6) mit einem Arbeitsflüssigkeitsvorrat (15) verbunden ist, wobei das Leckergänzungsventil (6) einen zwischen einer Schließstellung, in welcher der Ventildurchgang geschlossen ist, und einer Offenstellung, in welcher der Ventildurchgang geöffnet ist, hin- und her bewegbaren Schließkörper (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Schließkörper (16) derart gewählt wird, dass sich der Schließkörper (16) bei einem nicht länger als 1 Millisekunde andauernden Druckstoß aufgrund eines Druckabfalles im Hydraulikraum (8) um nicht mehr als 0,2 mm, vorzugweise um nicht mehr als 0,1 mm in Richtung der Offenstellung bewegt.
DE102010039829A 2010-08-26 2010-08-26 Membranpumpe mit trägheitsgesteuertem Leckergänzungsventil Withdrawn DE102010039829A1 (de)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010039829A DE102010039829A1 (de) 2010-08-26 2010-08-26 Membranpumpe mit trägheitsgesteuertem Leckergänzungsventil
CA2808388A CA2808388C (en) 2010-08-26 2011-08-15 Membrane pump having an inertially controlled leakage compensation valve
PCT/EP2011/064045 WO2012025423A1 (de) 2010-08-26 2011-08-15 Membranpumpe mit trägheitsgesteuertem leckergänzungsventil
BR112013004584A BR112013004584A2 (pt) 2010-08-26 2011-08-15 bomba de membrana com uma válvula de extensão de vazamento controlada por inércia
US13/818,119 US20130209280A1 (en) 2010-08-26 2011-08-15 Membrane Pump Having an Inertially Controlled Leakage Compensation Valve
KR1020137006053A KR20130138194A (ko) 2010-08-26 2011-08-15 관성적으로 제어되는 누출 보상 밸브를 가지는 멤브레인 펌프
CN201180040469.2A CN103154517B (zh) 2010-08-26 2011-08-15 具有惯性控制的泄漏补偿阀的隔膜泵
RU2013113209/06A RU2573069C2 (ru) 2010-08-26 2011-08-15 Мембранный насос, снабженный клапаном пополнения утечек с инерционным управлением
JP2013525247A JP5862903B2 (ja) 2010-08-26 2011-08-15 慣性制御式漏出補償弁を有する膜ポンプ
EP11745539.4A EP2609332A1 (de) 2010-08-26 2011-08-15 Membranpumpe mit trägheitsgesteuertem leckergänzungsventil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010039829A DE102010039829A1 (de) 2010-08-26 2010-08-26 Membranpumpe mit trägheitsgesteuertem Leckergänzungsventil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010039829A1 true DE102010039829A1 (de) 2012-03-01

Family

ID=44630450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010039829A Withdrawn DE102010039829A1 (de) 2010-08-26 2010-08-26 Membranpumpe mit trägheitsgesteuertem Leckergänzungsventil

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20130209280A1 (de)
EP (1) EP2609332A1 (de)
JP (1) JP5862903B2 (de)
KR (1) KR20130138194A (de)
CN (1) CN103154517B (de)
BR (1) BR112013004584A2 (de)
CA (1) CA2808388C (de)
DE (1) DE102010039829A1 (de)
RU (1) RU2573069C2 (de)
WO (1) WO2012025423A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014184125A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-20 Prominent Gmbh Membranpumpe mit lagensteuerung
DE102014002720B4 (de) 2013-04-04 2023-10-12 Mann+Hummel Gmbh Pumpe zum Fördern eines Fluids

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2650168T3 (es) * 2012-10-16 2018-01-17 Water Powered Technologies Limited Acumulador de resorte de gas
WO2015031884A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 Flow Control Llc. High viscosity portion pump
FR3012538B1 (fr) * 2013-10-30 2018-05-18 Dosatron International Pompe a membrane et dispositif a clapets pour une telle pompe
US20150377224A1 (en) 2014-06-06 2015-12-31 Flow Control Llc. Single piston foundation bag-in-box (bib) pump
DE102016225512A1 (de) 2016-12-20 2018-06-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Kraftstofftanksystem und Verfahren zur Prüfung der Dichtheit eines solchen Kraftstofftanksystems
DE102017122270B4 (de) * 2017-09-26 2020-09-10 Prominent Gmbh Membranpumpe mit einer funktionssicheren Membranlagensteuerung
CN113614373B (zh) * 2019-01-10 2023-06-09 Psg加利福尼亚公司 泄漏检测和容纳消声器系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1034030B (de) 1955-09-22 1958-07-10 Reiners Walter Dr Ing Membranpumpe fuer nicht schmierende und chemisch aggressive Fluessigkeiten, insbesondere zur Schaedlingsbekaempfung in der Landwirtschaft
DE3546189C2 (de) * 1985-12-27 1990-01-04 Lewa Herbert Ott Gmbh + Co, 7250 Leonberg, De
DE4117644A1 (de) * 1990-06-08 1991-12-12 Brasil Compressores Sa Zungenventil fuer einen hermetisch dichten kompressor
DE10308421A1 (de) * 2003-02-27 2004-09-09 Leybold Vakuum Gmbh Kolbenpumpe, vorzugsweise Kolbenvakuumpumpe, mit Auslassventil
DE10322221B3 (de) * 2003-05-16 2005-01-27 Lewa Herbert Ott Gmbh + Co Leckageüberwachung im Hydraulikdruckraum einer Membranpumpe

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3680981A (en) * 1970-12-21 1972-08-01 Josef Wagner Pump and method of driving same
DE3039915A1 (de) * 1980-10-23 1982-05-27 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Elektrisch ansteuerbare ventileinrichtung
EP0055467B1 (de) * 1980-12-29 1984-12-05 LEWA Herbert Ott GmbH + Co. Membranpumpe mit druckentlastet eingespannter Membran
US4365745A (en) * 1981-02-05 1982-12-28 Louis Beck Diaphragm pump
DE3446952A1 (de) * 1984-12-21 1986-07-10 Lewa Herbert Ott Gmbh + Co, 7250 Leonberg Membranpumpe mit umlaufspuelung
CN2071714U (zh) * 1989-02-28 1991-02-20 王松涛 引液自流器
DE4141670C2 (de) * 1991-12-17 1994-09-29 Ott Kg Lewa Hydraulisch angetriebene Membranpumpe mit Membranhubbegrenzung
CN2172358Y (zh) * 1993-08-06 1994-07-20 机械电子工业部合肥通用机械研究所 液压隔膜泵用隔膜最大挠曲机械式自控机构
RU2079715C1 (ru) * 1994-05-06 1997-05-20 Акционерное общество открытого типа Рязанское научно-техническое акционерное предприятие "Нефтехиммашсистемы" Мембранный гидроприводной дозировочный насос
DE4420863C2 (de) * 1994-06-15 1998-05-14 Ott Kg Lewa Gesteuerte Schnüffelbehinderung für Hochdruck-Membranpumpen
CN100371595C (zh) * 1999-11-12 2008-02-27 日机装株式会社 膜片型往复泵
RU38365U1 (ru) * 2004-01-30 2004-06-10 Подрезов Александр Владимирович Мембранный гидроприводной дозировочный насос
JP4413741B2 (ja) * 2004-10-14 2010-02-10 日機装株式会社 ダイアフラムポンプ
DE102007057945B4 (de) * 2007-12-01 2009-11-05 Knf Neuberger Gmbh Mehrstufige Membran-Saugpumpe

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1034030B (de) 1955-09-22 1958-07-10 Reiners Walter Dr Ing Membranpumpe fuer nicht schmierende und chemisch aggressive Fluessigkeiten, insbesondere zur Schaedlingsbekaempfung in der Landwirtschaft
DE3546189C2 (de) * 1985-12-27 1990-01-04 Lewa Herbert Ott Gmbh + Co, 7250 Leonberg, De
DE4117644A1 (de) * 1990-06-08 1991-12-12 Brasil Compressores Sa Zungenventil fuer einen hermetisch dichten kompressor
DE10308421A1 (de) * 2003-02-27 2004-09-09 Leybold Vakuum Gmbh Kolbenpumpe, vorzugsweise Kolbenvakuumpumpe, mit Auslassventil
DE10322221B3 (de) * 2003-05-16 2005-01-27 Lewa Herbert Ott Gmbh + Co Leckageüberwachung im Hydraulikdruckraum einer Membranpumpe

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014002720B4 (de) 2013-04-04 2023-10-12 Mann+Hummel Gmbh Pumpe zum Fördern eines Fluids
WO2014184125A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-20 Prominent Gmbh Membranpumpe mit lagensteuerung
CN105209758A (zh) * 2013-05-16 2015-12-30 卓越有限公司 具有位置控件的隔膜泵
CN105209758B (zh) * 2013-05-16 2017-09-01 卓越有限公司 具有位置控件的隔膜泵
US9964105B2 (en) 2013-05-16 2018-05-08 Prominent Gmbh Diaphragm pump having position control

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012025423A1 (de) 2012-03-01
RU2013113209A (ru) 2014-10-10
RU2573069C2 (ru) 2016-01-20
CA2808388A1 (en) 2012-03-01
CA2808388C (en) 2018-02-20
KR20130138194A (ko) 2013-12-18
BR112013004584A2 (pt) 2016-09-06
JP2013536364A (ja) 2013-09-19
CN103154517B (zh) 2016-01-20
EP2609332A1 (de) 2013-07-03
US20130209280A1 (en) 2013-08-15
JP5862903B2 (ja) 2016-02-16
CN103154517A (zh) 2013-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010039829A1 (de) Membranpumpe mit trägheitsgesteuertem Leckergänzungsventil
EP3188774B1 (de) Verfahren zur bestimmung eines systemkompressibilitätswertes eines medizinischen membranpumpenantriebs
DE102014010108B4 (de) Hydraulisch angetriebene Membranpumpe
WO2014056724A1 (de) Kolben-membranpumpe
DE102010039831B4 (de) Membranpumpe sowie Verfahren zum Einstellen einer solchen
EP2368041B1 (de) Dosierpumpe mit vorrichtung zur entgasung des förderraums
EP2825774A1 (de) Verdrängerpumpe mit zwangsentlüftung
DE2736597C3 (de)
DE102016119930A1 (de) Verdrängerpumpe mit einstellbarer Anschlagsfläche
EP2997261B1 (de) Membranpumpe mit lagensteuerung
EP3189234B1 (de) Verdrängerpumpe mit fluidreservoir
DE3928411C2 (de)
EP3497328B1 (de) Vorrichtung zum erzeugen eines pulsierenden hydraulikfluiddruckes
DE2319249C3 (de) Pumpe zur Förderung von Fett in Schmieranlagen
EP2877745B1 (de) Dosieranlage sowie dosierpumpe hierfür
DE1054328B (de) Membranpumpe mit selbsttaetiger Vorlagesteuerung
EP3308019B1 (de) Hubkolbenpumpe mit eingangsseitiger förderstrombegrenzung
EP3167191B1 (de) Membranpumpe mit reduzierter leckageergänzung im überlastfall
WO2023083419A1 (de) Membrankolbenpumpe
DE102021102664A1 (de) Dosierpumpe mit temporärer Richtungsumkehr des Verdrängungselementes
DE102016212461A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems
DE19903052A1 (de) Membrankolbenpumpe
DE2059837B (de) Flüssigkeitsinfusionsvorrichtung
DE102012213142A1 (de) Ventil

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R082 Change of representative

Representative=s name: WSL PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFT MBB, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: PROMINENT GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: PROMINENT DOSIERTECHNIK GMBH, 69123 HEIDELBERG, DE

Effective date: 20140613

R082 Change of representative

Representative=s name: WSL PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFT MBB, DE

Effective date: 20140613

R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee