DE102018111601B4

DE102018111601B4 - Membrananlagensteuerung mit magnetisch gehaltenem Verschlusselement

Info

Publication number: DE102018111601B4
Application number: DE102018111601.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Arnold; Martin Reinhard
Original assignee: Prominent GmbH
Current assignee: Prominent GmbH
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2038-05-16
Also published as: DE102018111601A1; WO2019219122A1; CN112189094B; US20210215151A1; CN112189094A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranpumpe mit einem Förderraum und einem Arbeitsraum, wobei der Förderraum einen Druckanschluss und einen Sauganschluss umfasst, und wobei der Arbeitsraum mit einem Hydraulikfluid befüllbar oder befüllt ist und mit einer Druckerzeugungsvorrichtung in Wirkverbindung steht, um das Hydraulikfluid mit einem oszillierenden Druck zu beaufschlagen, weiterhin umfassend eine Membran mit mindestens einer Membranlage und einem Membrankern, die den Förderraum und den Arbeitsraum voneinander trennt, und die von einer Druckhubposition in eine Saughubposition und wieder zurück überführbar ist, wobei das Volumen des Förderraums in der Druckhubposition der Membran kleiner ist als in der Saughubposition, und wobei die Membran mit einer Membranrückholeinrichtung umfassend eine Zugstange in Wirkverbindung bringbar ist oder steht, die die Membran in Richtung der Saughubposition mit einer Kraft beaufschlagt bzw. beaufschlagen kann, und weiterhin umfassend einen Vorratsraum zur Aufnahme des Hydraulikfluids, und wobei der Arbeitsraum und der Vorratsraum über einen mit einem Verschlusselement verschlossenen Kanal miteinander verbunden sind, wobei das Verschlusselement relativ zu der Zugstange beweglich mit dieser verbunden ist, so dass das Verschlusselement von einer Verschlussposition in eine Öffnungsposition und zurück überführt werden kann, und wobei das Verschlusselement einen Magneten umfasst und/oder mit einem Magneten in Wirkverbindung steht, der das Verschlusselement in der Verschlussposition arretiert, und wobei das Verschlusselement in die Öffnungsposition überführt und der Kanal geöffnet ist, wenn die Membran über die Druckhubposition von der Saughubposition weg ausgelenkt ist..

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membrananlagensteuerung mit magnetisch gehaltenem Verschlusselement.
Membranpumpen besitzen einen Förderraum mit einem Sauganschluss und einem Druckanschluss sowie einen Arbeitsraum, der durch eine Membran von dem Förderraum getrennt ist. Um ein Medium zu fördern, wird die Membran oszillierend zwischen einer ersten und zweiten Position hin- und herbewegt, in dem der Arbeitsraum mit einem Hydraulikfluid befüllt ist, welches mit einem oszillierenden Druck beaufschlagt wird. Die zwei Positionen der Membran werden dabei meist als Druckhubposition und als Saughubposition bezeichnet.
Üblicherweise ist der Druckanschluss über ein als Rückschlagventil ausgebildetes Druckventil mit dem Förderraum verbunden und der Sauganschluss über ein ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildetes Saugventil mit dem Förderraum verbunden. Bei der Bewegung der Membran von der ersten in die zweite Position, dem sogenannten Saughub, wird das Volumen des Förderraums vergrößert, wodurch der Druck im Förderraum abfällt. Sobald der Druck im Förderraum unter den Druck in einer mit dem Sauganschluss verbundenen Saugleitung fällt, öffnet sich das Saugventil und über den Sauganschluss wird zu förderndes Medium in den Förderraum eingesaugt. Sobald die Membran sich von der zweiten Position wieder in Richtung der ersten Position bewegt (dies ist der sogenannte Druckhub), verringert sich das Volumen im Förderraum und der Druck im Förderraum steigt an. Das Saugventil wird verschlossen, um ein Zurückströmen des zu fördernden Mediums in die Saugleitung zu verhindern. Sobald der Druck im Förderraum den Druck in einer mit dem Druckanschluss verbundenen Druckleitung überschreitet, wird das Druckventil geöffnet, so dass das im Förderraum befindliche Fördermedium in die Druckleitung gedrückt werden kann.
Die Membran selbst kann dabei federnd in Richtung der Saughubposition vorgespannt sein. Dabei wird die Membran stets eine Position einnehmen, in der die auf die Membran wirkenden Kräfte sich gegenseitig aufheben. Dabei wirken unter Normalbedingungen die von dem Fluiddruck in dem Förderraum und die durch die federnde Vorspannung in Richtung Saughubposition erzeugten Kräfte gegen die von dem Fluiddruck im Arbeitsraum erzeugten Kräfte.
Die Beaufschlagung des Hydraulikfluids mit einem oszillierenden Druck führt somit zu einer oszillierenden Bewegung der Membran und damit verbunden zu einem oszillierenden Pumpvorgang des Förderfluids aus der Saugleitung in die Druckleitung.
Hydraulisch betriebene Membranpumpen kommen bevorzugt bei der Förderung von Förderfluiden unter hohen Drücken zum Einsatz, da durch das Hydraulikfluid eine gleichmäßige Belastung der Membran erfolgt und diese somit eine hohe Lebensdauer aufweist.
Dabei erfolgt die Druckbeaufschlagung des Hydraulikfluids mit dem oszillierenden Druck meist mittels eines beweglichen Kolbens. Dabei kann es vorkommen, dass bei einer starken Verschmutzung des Saugventils oder einer Umströmung des Kolbens die Fluidmenge im Arbeitsraum von der gewünschten Menge abweicht. In diesem Fall kann entweder zu viel Hydraulikfluid im Arbeitsraum angesammelt sein, so dass die Membran über ihre Druckhubposition hinaus ausgelenkt wird, oder es kann zu wenig Hydraulikfluid im Arbeitsraum vorhanden sein, so dass die Membran die Druckhubposition nicht erreichen kann. Im ersten Fall besteht die Gefahr einer übermäßigen Belastung der Membran, die deren Lebensdauer reduziert und zu Beschädigungen führen kann. Im zweiten Fall wird das Fördervolumen pro Hub unerwünscht reduziert.
Idealerweise soll die Versorgung der Membranpumpe unter allen Last- und Betriebsbedingungen gewährleistet sein, um Beschädigungen an den Membranpumpen und insbesondere an der Membran selbst zu vermeiden. Problematisch sind dabei insbesondere Störfälle, die beispielsweise durch eine verschlossene oder verschmutze Saugleitung auftreten können. In diesem Fall wird während des Saughubes zu wenig oder kein Förderfluid im Förderraum eingetragen. Abweichend zum Normalbetrieb wirken die von dem Fluiddruck in dem Förderraum wirkenden Kräfte gegen die von dem Fluiddruck im Arbeitsraum erzeugten Kräfte und die durch die federnde Vorspannung erzeugten Kräfte. Durch eine zu geringe Menge an Förderfluid im Förderraum kann die Membran über die Druckhubposition ausgelenkt werden, da der Fluiddruck im Förderraum zu gering ist.
Für dieses Problem sind Lösungen im Stand der Technik beschrieben, beispielsweise offenbart DE 10 2013 105 072 A1 eine Lösung, gemäß der eine Bewegung der Membran über die Druckhubposition hinaus einen Durchgang zu einem Vorratsraum des Hydraulikfluids freigegeben wird, so dass der Druck im Arbeitsraum automatisch reduziert wird. Dafür befindet sich an einem Rückholelement der Membran ein Verschlusselement, welches mittels Federkraft mit Druck beaufschlagt wird, um den Durchgang zwischen dem Arbeitsraum und dem Vorratsraum zu verschließen. Wird die Membran nunmehr über die Druckhubposition hinausbewegt, so wird das Verschlusselement von dem Durchgang wegbewegt, so dass dieser geöffnet ist und ein Druckausgleich zwischen dem Arbeitsraum und dem Vorratsraum stattfindet. Dies führt dazu, dass der Druck im Arbeitsraum sinkt und das Rückholelement die Membran wieder in Richtung der Saughubposition bewegt. Die in US 3 421 448 A offenbarte Membranpumpe umfasst einen Magneten zur Arretierung des Verschlusselements.
Die aus DE 10 2013 105 072 A1 bekannte Lösung weist den Nachteil auf, dass aufgrund von Bauteiltoleranzen der dort verwendeten Elemente die Haltekraft des Verschlusselements variieren kann. Damit kann eine präzise Haltekraft des Verschlusselements nicht eingestellt und insbesondere nicht während einem längeren Betrieb sichergestellt werden. Zudem ist die Schließfunktion des dort beschriebenen Verschlusselements von der Baugröße und dem zurückgelegten Weg der Membrane abhängig, gegen die das durch das Federelement mit Kraft beaufschlagte Verschlusselement wirkt. Des Weiteren ist nachteilig, dass das Verschlusselement nicht verschleißfrei arbeitet, da Querkräfte auf das Verschlusselement wirken.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, und insbesondere eine Membranpumpe zu liefern, die eine präzise und verschleißfreie Sicherungsvorrichtung umfasst, die eine Beschädigung der Membran im Störfall verhindert.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Membranpumpe mit einem Förderraum und einem Arbeitsraum, wobei der Förderraum einen Druckanschluss und einen Sauganschluss umfasst, und wobei der Arbeitsraum mit einem Hydraulikfluid befüllbar oder befüllt ist und mit einer Druckerzeugungsvorrichtung in Wirkverbindung steht, um das Hydraulikfluid mit einem oszillierenden Druck zu beaufschlagen, weiterhin umfassend eine Membran mit mindestens einer Membranlage und einem Membrankern, die den Förderraum und den Arbeitsraum voneinander trennt, und die von einer Druckhubposition in eine Saughubposition und wieder zurück überführbar ist, wobei das Volumen des Förderraums in der Druckhubposition der Membran kleiner ist als in der Saughubposition, und wobei die Membran mit einer Membranrückholeinrichtung umfassend eine Zugstange in Wirkverbindung bringbar ist oder steht, die die Membran in Richtung der Saughubposition mit einer Kraft beaufschlagt bzw. beaufschlagen kann, und weiterhin umfassend einen Vorratsraum zur Aufnahme des Hydraulikfluids, und wobei der Arbeitsraum und der Vorratsraum über einen mit einem Verschlusselement verschlossenen Kanal miteinander verbunden sind, wobei das Verschlusselement relativ zu der Zugstange beweglich mit dieser verbunden ist, so dass das Verschlusselement von einer Verschlussposition in eine Öffnungsposition und zurück überführt werden kann, und wobei der Arbeitsraum in einem Gehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (i) einen ersten Magneten umfasst und/oder mit einem ersten Magneten in Wirkverbindung steht, der das Verschlusselement in der Verschlussposition arretiert, und wobei das Verschlusselement in die Öffnungsposition überführt und der Kanal geöffnet ist, wenn die Membran über die Druckhubposition von der Saughubposition weg ausgelenkt ist, sowie (ii) einen zweiten Magneten umfasst, insbesondere im Bereich seines dem Kanal zugewandten Endes, insbesondere an dem dem Kanal zugewandten Ende, wobei der Magnet mit dem den Arbeitsraum umschließenden Gehäuse, insbesondere um den Kanal herum, mindestens in der Verschlussposition in Wirkverbindung steht.
Wie beschrieben wirken im Normalfall die von dem Fluiddruck in dem Förderraum und die durch die federnde Vorspannung in Richtung Saughubposition erzeugten Kräfte gegen die von dem Fluiddruck im Arbeitsraum erzeugten Kräfte. Wenn sich zu viel Arbeitsfluid im Arbeitsraum befindet, kann die Membran dabei über die Druckhubposition ausgelenkt werden, da der Fluiddruck im Arbeitsraum zu hoch ist.
Der Erfindung liegt dabei die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass eine Bewegung der Membran über die Druckhubposition hinaus wirksam verhindert werden kann, wenn diese Bewegung der Membran mit einem Öffnen des erfindungsgemäßen Kanals gekoppelt wird. Wird die Membran dabei über die Druckhubposition hinaus bewegt, so gibt das Verschlusselement den Kanal frei, und der Fluiddruck im Arbeitsraum sinkt. Dabei kann die maximal erlaubte Auslenkung der Membran über die Druckhubposition hinaus durch die Auswahl der Margnetkraft des von dem Verschlusselement umfassten oder mit diesem in Wirkverbindung stehenden Magneten bestimmt werden.
Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich das Verschlusselement relativ zu der Membranrückholeinrichtung bewegen kann und mit dieser verbunden ist. Durch diese relative Bewegung wird sichergestellt, dass der Kanal verschlossen bleibt, solange sich die Membran innerhalb der vorgegebenen Auslenkungen bewegt. Der oder die Magneten stellen dabei den geschlossenen Zustand des Kanals sicher.
Dabei sind grundsätzlich mehrere Ausführungsformen denkbar, den oder die Magneten mit dem Verschlusselement in Wirkverbindung zu bringen. Erfindungsgemäß kann dabei gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt sein, dass das Gehäuse im Bereich des Kanals, insbesondere um den Kanal herum, einen ersten Magneten umfasst oder einen ersten Magneten ausbildet, wobei der Magnet mit dem Verschlusselement mindestens in dessen Verschlussposition in Wirkverbindung steht.
Es hat sich gemäß einer Ausführungsform als vorteilhaft erwiesen, wenn das Gehäuse durch den der Kanal verläuft selbst magnetisch ist und/oder einen Magneten umfasst. Somit wird das mit der Rückholeinrichtung beweglich verbundene Verschlusselement in seiner Position arretiert, ohne dass dieses selbst einen Magenten umfassen muss. Vielmehr steht es mit dem magnetischen Feld des in das Gehäuse integrierten Magenten in Wirkverbindung.
Der zweite, an dem Verschlusselement angeordnete, Magnet ist dabei bevorzugt an dem dem Kanal zugewandeten Ende des Verschlusselements angeordnet, so dass sein magnetisches Feld mit dem Gehäuse des Arbeitsraums interagieren kann, bevorzugt im Bereich des Kanals, und nicht primär mit der Rückholeinrichtung als solcher.
Des Weiteren kann auch eine Kombination von zwei Magneten gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorteilhaft sein, wobei gemäß dieser dritten Ausführungsform das Verschlusselement einen dritten Magneten umfasst, insbesondere an dem und/oder im Bereich seines dem Kanal zugewandten Endes, und das den Arbeitsraum umschließende Gehäuse im Bereich des Kanals, insbesondere um den Kanal herum, einen vierten Magneten umfasst oder einen vierten Magneten ausbildet, wobei die Polaritäten der Pole der sich gegenüberliegenden Bereiche des dritten und vierten Magneten unterschiedlich sind, und der dritte und vierte Magnet mindestens in der Verschlussposition in Wirkverbindung miteinander stehen.
Der Einsatz von zwei miteinander in Wechselwirkung stehender Magneten kann sich insbesondere als vorteilhaft erweisen, um hohe Kräfte bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren vierten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Zugstange einen fünften Magneten umfasst, angeordnet insbesondere an dem und/oder im Bereich des dem Kanal abgewandten Endes des Verschlusselements und/oder das Verschlusselement einen sechsten Magneten umfasst, insbesondere angeordnet an dem dem Kanal abgewandten Endes des Verschlusselements, wobei die Polaritäten der Pole der sich gegenüberliegenden Bereiche des fünften und sechsten Magneten identisch sind, und der fünfte und sechste Magnet mindestens in der Verschlussposition des Verschlusselements in Wirkverbindung miteinander stehen.
Erfindungsgemäß hat es sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, dass anstelle einer Haftkraft das Verschließen des Kanals mittels des Verschlusselements durch eine auf das Verschlusselement in Verschlussrichtung wirkende Druckkraft bereitgestellt wird, die durch das Abstoßen von zwei fünften und sechsten Magnete erzeugt wird.
Dabei kann es sich als besonders vorteilhaft erweisen, dass die Membran mittels eines Membranhalteelements, das mindestens abschnittsweise in die Zugstange eingeführt ist, lösbar fixiert ist, wobei der fünfte Magnet von dem Membranhalteelement umfasst ist, insbesondere an oder im Bereich des von der Membran abgewandtem, in die Zugstange eingeführten, Ende des Membranhalteelements.
Die Membran kann erfindungsgemäß mittels eines Membranhalteelements mit der Zugstange verbunden werden. Ein Membranhalteelement umfasst dabei meist ein durch eine zentrische Öffnung der Membranlagen durchführbares stangeförmiges Element, welches insbesondere ein Schraubgewinde umfasst, und welches mit einem korrespondierenden Gewinde der Zugstange verbunden werden kann. Wird der fünfte Magnet nunmehr in das stangenförmige Element integriert, so kann einfach auf diesen Magneten zugegriffen werden, da sich für einen Membranwechsel das Membranhalteelement entfernen lässt. Ebenso wird ein einfacher Zugang zu dem sechsten Magneten ermöglicht.
Des Weiteren kann es gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorteilhaft sein, dass ein siebter Magnet umfasst ist, der mit dem Verschlusselement und dem den Arbeitsraum umgebenden Gehäuse in Wirkverbindung steht, wobei der siebte Magnet nicht fest mit dem Verschlusselement, der Zugstange und dem Gehäuse verbunden ist, und wobei die magnetische Feldstärke und somit die Haftung des Magneten an dem Verschlusselement stets größer ist als an dem Gehäuse.
Erfindungswesentlich ist dabei, dass das Verschlusselement mittels der erzeugten magnetischen Kraft des oder der Magneten den Kanal sicher veschließt, solange die Membran nicht über die Druckhubposition hinaus bewegt wird.
Gemäß erfindungsgemäßer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der oder die Magneten mit der Zugstange, dem Verschlusselement und/oder dem Gehäuse verbunden oder in diese integriert sein. Es ist jedoch auch von der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Magnet nicht mit diesen Elementen verbunden und auch nicht in diese integriert ist, sondern ausschließlich mit einem oder mehrerer dieser Elemente in Wirkverbindung steht.
Im Hinblick auf alle Ausführungsformen der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und/oder siebte Magnet in Form eines Kugelmagnets, Stabmagnets, Konusmagnets, Scheibenmagnets oder Ringmagnets ausgebildet ist.
Je nach Wahl der Ausgestaltung des Magneten kann der Magnet selbst das Verschlusselement ausbilden.
Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass die magnetische Feldstärke des oder der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten und/oder siebten Magneten derart ausgewählt ist, dass wenn für die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Vorratsraum p₂ und dem Druck im Arbeitsraum p₁ gilt p₂ - p₁ >a, wobei a ein vorbestimmter Druck ist, das Verschlusselement von der Verschlussposition in die Öffnungsposition überführt wird.
Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass bei Fluidverlust im Arbeitsraum Fluid aus dem Vorratsraum nachgefüllt werden kann, sobald der Druck im Arbeitsraum unter einen vorbestimmten Wert fällt.
Des Weiteren kann es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt sein, dass das den Arbeitsraum umschließende Gehäuse ein den Kanal umfassendes Wandelement aufweist, wobei das Wandelement innerhalb des Gehäuses relativ zu diesem entlang der Bewegungsrichtung der Membranrückholeinrichtung bewegbar ist, und wobei das Wandelement mittels eines Federelements in Richtung der Membranrückholeinrichtung vorgespannt ist.
Durch die bewegliche Anordnung des Wandelementes des Gehäuses und damit des Kanals kann das zusätzliche Vorsehen eines Überdruckventils vermieden werden. Sollte der Druck im Arbeitsraum zu stark ansteigen, wird dies zu einer Bewegung des Wandelementes und damit des Kanals in der Öffnung führen, was zur Folge hat, dass das Verschlusselement aus der Verschlussposition bewegt wird und damit der Kanal geöffnet wird. Somit reduziert sich der Druck im Arbeitsraum durch die Verbindung zum Vorratsraum wieder.
Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die federnde Vorspannung des Wandelements derart ausgewählt ist, dass wenn für die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Vorratsraum p₂ und dem Druck im Arbeitsraum p₁ gilt p₁ - p₂ >b, wobei b ein vorbestimmter Druck ist, das Wandelement von dem Verschlusselement wegbewegt und dadurch der Kanal freigegeben wird.
Schließlich kann es vorgesehen sein, dass die Membranrückholeinrichtung ein weiteres Federelement umfasst, welches mit der Zugstange verbunden ist oder mit dieser in Wirkverbindung steht, so dass die Membran mittels des Federelements in Richtung der Saughubposition mit einer Kraft vorgespannt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen beispielhaft erläutert wird, ohne dadurch die Erfindung zu beschränken.
Dabei zeigt:

1: einen Ausschnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe in einer seitlichen Schnittansicht;
2: einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe in einer seitlichen Schnittansicht;
3: einen Ausschnitt einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe in einer seitlichen Schnittansicht; und
4: einen Ausschnitt einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe in einer seitlichen Schnittansicht.

In 1 ist beispielhaft eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe 1 mit einem Förderraum 3 und einem Arbeitsraum 5 gezeigt, die von einer Membran 7 voneinander getrennt sind. Der Arbeitsraum 5 ist mit einem Hydraulikfluid befüllt und steht mit einer nicht gezeigten Druckerzeugungsvorrichtung in Wirkverbindung, um das Hydraulikfluid mit einem oszillierenden Druck zu beaufschlagen.
Durch den oszillierenden Druck Arbeitsraum 5 der Membranpumpe 1 kann die Membran 7 von einer Druckhubposition in eine Saughubposition und wieder zurück überführbar werden, wobei das Volumen des Förderraums 3 in der Druckhubposition der Membran 7 kleiner ist als in der Saughubposition.
Die Membran 7 steht dabei mit einer Membranrückholeinrichtung 9 umfassend eine Zugstange 11 in Wirkverbindung, die die Membran 7 in Richtung der Saughubposition mit einer Kraft beaufschlagt. Hierzu umfasst die Membranrückhohleinrichtung gemäß der gezeigten Ausführungsform eine Feder 13.
Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Membranpumpe einen Vorratsraum 15 zur Aufnahme des Hydraulikfluids, wobei der Arbeitsraum 5 und der Vorratsraum 15 über einen mit einem Verschlusselement 17 verschlossenen Kanal 19 miteinander verbunden sind. Wird das Verschlusselement 17 somit in seine Öffnungsposition überführt, steht der Vorratsraum 15 über den Kanal 19 mit dem Arbeitsraum 5 in direkter Verbindung.
Das Verschlusselement 17 ist relativ zu der Zugstange 11 beweglich mit dieser verbunden, so dass das Verschlusselement 17 von einer Verschlussposition in eine Öffnungsposition und zurück überführt werden kann. Die bewegliche Verbindung von Verschlusselement 17 und Zugstange 11 hat dabei einen weiteren Vorteil. Die Zugstange 11 selbst muss beweglich innerhalb des Arbeitsraums 5 der Membranpumpe 1 angeordnet sein, da diese die Bewegungen der Membran 7 von der Saughubposition in die Druckhubposition und umgekehrt mitvollziehen muss. Damit das Verschlusselement 17 in der Verschlussposition verbleibt, sofern sich die Zugstange 11 innerhalb eines vorgegebenen Rahmens bewegt, ist diese wiederum beweglich mit der Zugstange 11 verbunden.
Dabei ist in 1 gezeigt, dass das Verschlusselement 17 einen Magneten 21 umfasst, der das Verschlusselement 17 in der Verschlussposition arretiert, und das Verschlusselement 17 in die Öffnungsposition überführt und der Kanal 19 geöffnet ist, wenn die Membran 7 über die Druckhubposition von der Saughubposition weg ausgelenkt ist. Der Magnet 21 ist dabei von dem Verschlusselement 17 direkt umfasst und bildet das verschließende Ende des Verschlusselements 17 aus.
Dabei ist bevorzugt die magnetische Feldstärke des Magneten 21 derart ausgewählt, dass wenn für die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Vorratsraum 15 p₂ und dem Druck im Arbeitsraum 5 p₁ gilt p₂ - p₁ >a, wobei a ein vorbestimmter Druck ist, das Verschlusselement 17 von der Verschlussposition in die Öffnungsposition überführt wird.
Das Weiteren ist in 1 ersichtlich, dass das den Arbeitsraum 5 umschließende Gehäuse 23 ein den Kanal 19 umfassendes Wandelement 25 aufweist, wobei das Wandelement 25 innerhalb des Gehäuses 23 relativ zu diesem entlang der Bewegungsrichtung der Membranrückholeinrichtung 9 bewegbar ist, und wobei das Wandelement 25 mittels eines Federelements (nicht gezeigt) in Richtung der Membranrückholeinrichtung 9 vorgespannt ist.
Der Kanal 19 kann somit auch geöffnet werden, wenn sich das Wandelement 25 von dem Verschlusselement 17 wegbewegt, so dass auf ein zusätzliches Überdruckventil verzichtet werden kann.
In den weiteren Figuren sind weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Membranpumpe 1 gezeigt.
In 2 umfasst die erfindungsgemäße Membranpumpe 1 einen Magneten 21', der durch das Wandelement 25 ausgebildet bzw. von diesem umfasst ist. Es ist dabei offensichtlich, dass der Magnet 21' ebenfalls mit dem Verschlusselement 17 in Wirkverbindung bringbar ist oder steht.
Die 3 und 4 zeigen zwei weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Dabei sind bei diesen beiden Ausführungsformen die Magneten 21'' an dem dem Kanal 19 abgewandten Endes des Verschlusselements 17 angeordnet.
Wie in 3 ersichtlich, umfasst die Zugstange 11 einen Magneten 21'', der an dem dem Kanal 19 abgewandten Ende des Verschlusselements 17 positioniert ist und das Verschlusselement 17 umfasst einen weiteren Magneten 21'', wobei die Polaritäten der Pole der sich gegenüberliegenden Bereiche der Magneten 21'' identisch sind und sich abstoßen. Somit wird im Unterschied zu den erfindungsgemäßen Ausführungsformen in den 1 und 2 keine magnetische Haftkraft bereitgestellt, sondern die magnetischen Felder drücken das Verschlusselement 17 auf den Kanal 19.
Eine Weiterentwicklung der Ausführungsform gemäß 3 ist in 4 gezeigt. Dabei ist gezeigt, dass die Membran 7 mittels eines Membranhalteelements 27, das abschnittsweise in die Zugstange eingeführt ist, lösbar fixiert ist. Der in der Zugstange 11 angeordnete Magnet ist somit direkt mit dem Membranhalteelement 27 verbunden, so dass die Wirkung der abstoßenden Kräfte der Magneten 21" identisch ist mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, jedoch ein einfacherer Zugang zum Austausch der Magnete bereitgestellt wird. Dabei würde ein Austausch der Magnete 21'' bevorzugt über eine teilweise Demontage der Zugstange 11 erfolgen.

Claims

Membranpumpe (1) mit einem Förderraum (3) und einem Arbeitsraum (5), wobei der Förderraum (3) einen Druckanschluss und einen Sauganschluss umfasst, und wobei der Arbeitsraum (5) mit einem Hydraulikfluid befüllbar oder befüllt ist und mit einer Druckerzeugungsvorrichtung in Wirkverbindung steht, um das Hydraulikfluid mit einem oszillierenden Druck zu beaufschlagen, weiterhin umfassend eine Membran (7) mit mindestens einer Membranlage und einem Membrankern, die den Förderraum (3) und den Arbeitsraum (5) voneinander trennt, und die von einer Druckhubposition in eine Saughubposition und wieder zurück überführbar ist, wobei das Volumen des Förderraums (3) in der Druckhubposition der Membran (7) kleiner ist als in der Saughubposition, und wobei die Membran (7) mit einer Membranrückholeinrichtung (9) umfassend eine Zugstange (11) in Wirkverbindung bringbar ist oder steht, die die Membran (7) in Richtung der Saughubposition mit einer Kraft beaufschlagt bzw. beaufschlagen kann, und weiterhin umfassend einen Vorratsraum (15) zur Aufnahme des Hydraulikfluids, und wobei der Arbeitsraum (5) und der Vorratsraum (15) über einen mit einem Verschlusselement (17) verschlossenen Kanal (19) miteinander verbunden sind, wobei das Verschlusselement (17) relativ zu der Zugstange (11) beweglich mit dieser verbunden ist, so dass das Verschlusselement (17) von einer Verschlussposition in eine Öffnungsposition und zurück überführt werden kann, und wobei der Arbeitsraum (5) in einem Gehäuse (23) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (17) (i) einen ersten Magneten (21) umfasst und/oder mit einem ersten Magneten (21) in Wirkverbindung steht, der das Verschlusselement (17) in der Verschlussposition arretiert, und wobei das Verschlusselement (17) in die Öffnungsposition überführt und der Kanal (19) geöffnet ist, wenn die Membran (7) über die Druckhubposition von der Saughubposition weg ausgelenkt ist, sowie (ii) einen zweiten Magneten umfasst, insbesondere im Bereich seines dem Kanal (19) zugewandten Endes, insbesondere an dem dem Kanal (19) zugewandten Ende, wobei der Magnet mit dem den Arbeitsraum (5) umschließenden Gehäuse (23), insbesondere um den Kanal (19) herum, mindestens in der Verschlussposition in Wirkverbindung steht.
Membranpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (23) im Bereich des Kanals (19), insbesondere um den Kanal (19) herum, einen ersten Magneten (21) umfasst oder einen ersten Magneten ausbildet, wobei der Magnet mit dem Verschlusselement mindestens in dessen Verschlussposition in Wirkverbindung steht.
Membranpumpe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (17) einen dritten Magneten umfasst, insbesondere an dem und/oder im Bereich seines dem Kanal (19) zugewandten Endes, und das den Arbeitsraum (5) umschließende Gehäuse (23) im Bereich des Kanals (19), insbesondere um den Kanal (19) herum, einen vierten Magneten umfasst oder einen vierten Magneten ausbildet, wobei die Polaritäten der Pole der sich gegenüberliegenden Bereiche des dritten und vierten Magneten unterschiedlich sind, und der dritte und vierte Magnet mindestens in der Verschlussposition in Wirkverbindung miteinander stehen.
Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (11) einen fünften Magneten (21'') umfasst, angeordnet insbesondere an dem und/oder im Bereich des dem Kanal (19) abgewandten Endes des Verschlusselements (17) und/oder das Verschlusselement (17) einen sechsten Magneten (21'') umfasst, insbesondere angeordnet an dem dem Kanal (19) abgewandten Endes des Verschlusselements (17), wobei die Polaritäten der Pole der sich gegenüberliegenden Bereiche des fünften und sechsten Magneten (21") identisch sind, und der fünfte und sechste Magnet (21'') mindestens in der Verschlussposition des Verschlusselements (17) in Wirkverbindung miteinander stehen.
Membranpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) mittels eines Membranhalteelements (27), das mindestens abschnittsweise in die Zugstange (11) eingeführt ist, lösbar fixiert ist, wobei der fünfte Magnet von dem Membranhalteelement (27) umfasst ist, insbesondere an oder im Bereich des von der Membran (7) abgewandtem, in die Zugstange (11) eingeführten, Ende des Membranhalteelements (27).
Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein siebter Magnet umfasst ist, der mit dem Verschlusselement (17) und dem den Arbeitsraum umgebenden Gehäuse (23) in Wirkverbindung steht, wobei der siebte Magnet nicht fest mit dem Verschlusselement (17), der Zugstange (11) und dem Gehäuse (23) verbunden ist, und wobei die magnetische Feldstärke und somit die Haftung des Magneten an dem Verschlusselement (17) stets größer ist als an dem Gehäuse (23).
Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste und/oder siebte Magnet in Form eines Kugelmagnets, Stabmagnets, Konusmagnets, Scheibenmagnets oder Ringmagnets ausgebildet ist.
Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Feldstärke des oder der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten und/oder siebten Magneten derart ausgewählt ist, dass wenn für die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Vorratsraum p₂ und dem Druck im Arbeitsraum p₁ gilt p₂ - p₁ >a, wobei a ein vorbestimmter Druck ist, das Verschlusselement (17) von der Verschlussposition in die Öffnungsposition überführt wird.
Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Arbeitsraum (5) umschließende Gehäuse (23) ein den Kanal (19) umfassendes Wandelement (25) aufweist, wobei das Wandelement (25) innerhalb des Gehäuses (23) relativ zu diesem entlang der Bewegungsrichtung der Membranrückholeinrichtung (9) bewegbar ist, und wobei das Wandelement (25) mittels eines Federelements in Richtung der Membranrückholeinrichtung (9) vorgespannt ist.
Membranpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Vorspannung des Wandelements (25) derart ausgewählt ist, dass wenn für die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Vorratsraum p₂ und dem Druck im Arbeitsraum (5) p₁ gilt p₁ - p₂ >b, wobei b ein vorbestimmter Druck ist, das Wandelement (25) von dem Verschlusselement (17) wegbewegt und dadurch der Kanal (19) freigegeben wird.
Membranpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranrückholeinrichtung (9) ein weiteres Federelement umfasst, welches mit der Zugstange (11) verbunden ist oder mit dieser in Wirkverbindung steht, so dass die Membran (7) mittels des Federelements in Richtung der Saughubposition mit einer Kraft vorgespannt ist.