DE10250241A1

DE10250241A1 - Pumpe mit Filter

Info

Publication number: DE10250241A1
Application number: DE2002150241
Authority: DE
Inventors: Rory Britz
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-13
Also published as: DE50301137D1; EP1416158B1; EP1416158A1

Abstract

Eine Pumpe (1) für mit Feststoffen verunreinigte Flüssigkeiten (2) mit einem Pumpantrieb (3) mit zumindest einem, in einer Pumpkammer (4) mit einem Einlassventil (5), einem Filter (6) und einem Auslassventil (7) strömungsdicht hin- und herbewegbaren Pumpmittel (8), welcher mit einem Stößel (10) antreibbar verbunden ist, wobei der Stößel (10) radial hin- und herbewegbar gelagert sowie in einem um eine Achse (A) drehbaren Pumpantrieb (3) in einer umfänglich radial veränderlichen Führungskontur (11) radial formschlüssig gelagert ist.

Description

Die Erfindung bezeichnet eine, vorzugsweise als Bohrwasserpumpe ausgeführte, Pumpe mit einem hin- und herbewegten Pumpmittel und einem Filter.
Pseudokontinuierlich arbeitende Pumpen nehmen in einem ersten Arbeitstakt über ein federnd vorgespanntes Einlassventil ein Fluid in einer Pumpkammer auf, um dieses schliesslich in einem zweiten Arbeitstakt zu verdichten und über ein Auslassventil auszugeben.
Nach der DE20110244U1 nehmen Bohrwasserpumpen stark mit Feststoffen versetztes Bohrwasser bei niedrigem Druck auf und stellen an separaten Ausgängen sowohl gefiltertes Bohrwasser als auch mit Feststoffen aufkonzentriertes Bohrwasser unter höheren Drücken zur Verfügung. Durch den starken Feststoffanteil im Bohrwasser ist eine regelmässige Rückspülung des Filters erforderlich, um eine dauerhafte Zusetzung dessen zu vermeiden.
Nach der US3915071 ist ein, mehrfach kaskadierter, hin- und herbewegter Kolben einer Kolbenpumpe als Filterkolben aus porösem Metall ausgeführt, welcher gleichzeitig verdichtet und reinigt. Für stark verunreinigte Fluide ist eine derartige Konstruktion ungeeignet. Des Weiteren ist eine Rückspülung des Filters nicht möglich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung einer filternden Pumpe für stark mit Feststoffen versetzte Fluide. Ein weiterer Aspekt besteht in der zuverlässigen Abdichtung der Pumpkammer.
Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im Wesentlichen weist eine Pumpe für mit Feststoffen verunreinigte Flüssigkeiten mit einem Pumpantrieb zumindest einen in einer Pumpkammer mit einem Einlassventil, einem Filter und einem Auslassventil strömungsdicht hin- und herbewegbaren Pumpmittel auf, welcher mit einem Stössel antreibbar verbunden ist, wobei der Stössel radial hin- und herbewegbar gelagert sowie in einem um eine Achse drehbaren Pumpantrieb in einer umfänglich radial veränderlichen Führungskontur radial formschlüssig gelagert ist.
Durch die radial formschlüssige Lagerung des den Pumpmittel antreibenden Stössels wird bei der Drehung des Pumpantriebes um die Achse eine pumpende Hin- und Herbewegung des Pumpmittel ausgeführt, welcher eine Flüssigkeit durch den Filter drückt.
Vorteilhaft ist der Stössel in der Führungskontur formschlüssig über ein Rolllager geführt, wodurch eine Gleitreibung vermieden wird.
Vorteilhaft weist der Pumpmittel eine elastisch deformierbare Pumpmembran auf, welche die Pumpkammer gleitbewegungsfrei sowie strömungsdicht teilweise begrenzt, wodurch eine durch die abrasiven Feststoffe nachteilige Gleitbewegung des Pumpmittel vermeidbar ist.
Vorteilhaft ist der Pumpkammer ein Konzentratauslass über ein Konzentratauslassventil zugeordnet, welches weiter vorteilhaft durch einen Radialanschlag des Stössels steuerbar ist, wodurch eine Entleerung des mit Feststoffen angereicherten Konzentrats möglich ist.
Vorteilhaft ist der Pumpkammer eine federnd vorgespannte Rückspülkammer durchströmbar zugeordnet, welche bei einer Entspannung der Pumpkammer eine Rückspülung des Filters bewirkt.
Vorteilhaft sind jeweils mehrere Pumpkammern mit zugeordneten Pumpmittel und Filtern vorhanden, wodurch der Flüssigkeitsdurchsatz erhöhbar ist.
Vorteilhaft sind jeweils genau drei Pumpkammern mit zugeordneten Pumpmittel und Filtern vorhanden, die weiter vorteilhaft umfänglich um 120° im Pumpantrieb angeordnet sind, wodurch die resultierenden Radialkräfte auf den Pumpantrieb minimiert werden.
Die Erfindung wird an einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel näher erläutert mit:
1 im Längsschnitt I-I durch eine Pumpe
2 im gestuften Halbquerschnitt IIA-IIA oben und IIB-IIB unten
Nach den 1 und 2 weist eine Pumpe 1 für mit Feststoffen verunreinigte Flüssigkeiten 2 mit einem Pumpantrieb 3 zumindest einen in einer Pumpkammer 4 mit einem Einlassventil 5, einem Filter 6 und einem Auslassventil 7 strömungsdicht hin- und herbewegbaren Pumpmittel 8 mit einer elastisch deformierbaren Pumpmembran 9 auf, welcher mit einem Stössel 10 antreibbar verbunden ist, wobei der Stössel 10 radial hin- und herbewegbar gelagert sowie in dem um eine Achse A drehbaren Pumpantrieb 3 in einer umfänglich radial veränderlichen Führungskontur 11 über ein Rolllager 12 radial formschlüssig gelagert ist. Der Pumpkammer 4 ist ein Konzentratauslass 13 über ein Konzentratauslassventil 14 zugeordnet, welches durch einen Radialanschlag 15 des Stössels 10 steuerbar ist. Der Pumpkammer 4 ist eine federnd vorgespannte Rückspülkammer 16 durchströmbar zugeordnet. Es sind genau drei Pumpkammern 4 mit zugeordneten Pumpmittel 8 und Filtern 6 vorhanden, die umfänglich um 120° versetzt angeordnet sind.
Im durch die dreizählig rotationssymmetrische Führungskontur 11 bestimmten pseudokontinuierlichen Steuerverfahren für das radial hin- und herbewegbare Pumpmittel 8 wird in einem ersten Schritt die Pumpmembran 9 nach radial aussen bewegt, wodurch sich die Pumpkammer 4 mit Flüssigkeit 2 füllt. Im oberen Totpunkt dieser Bewegung schliesst das Einlassventil 5. Im nachfolgenden zweiten Schritt wird das Pumpmittel 8 langsam radial nach innen bewegt, wodurch die Flüssigkeit 2 durch den Filter 6 strömt und auch die Rückspülkammer 16 gegen deren Vorspannung füllt. Im dritten Schritt öffnet in Folge des inneren Druckanstiegs das Auslassventil 7 und die von Feststoffen gereinigte Flüssigkeit 2 wird mit einem pumpend wirksamen Restdruck abgegeben. Im vierten Schritt stösst im oberen Totpunkt dieser Bewegung der Stössel 10 mit dem Radialanschlag 15 an dem Konzentratauslassventil 14 an und öffnet dies zwangsweise, wodurch das mit Feststoffen angereicherte Flüssigkeitskonzentrat in den Konzentratauslass 13 gelangt. Diese Entspannung bewirkt im fünften Schritt ein Schliessen des Auslassventils 7 und mit dem nunmehr überhöhten Druck der Rückspülkammer 16 ein Rückspülen der Flüssigkeit 2 durch den Filter 6. Anschliessend wiederholen sich diese Schritte periodisch dreimal je Umdrehung des Pumpantriebs 3.

Claims

Pumpe für mit Feststoffen verunreinigte Flüssigkeiten (2) mit einem Pumpantrieb (3) mit zumindest einem, in einer Pumpkammer (4) mit einem Einlassventil (5), einem Filter (6) und einem Auslassventil (7) strömungsdicht hin- und herbewegbaren Pumpmittel (8), welcher mit einem Stössel (10) antreibbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet dass, der Stössel (10) radial hin- und herbewegbar gelagert sowie in einem um eine Achse (A) drehbaren Pumpantrieb (3) in einer umfänglich radial veränderlichen Führungskontur (11) radial formschlüssig gelagert ist.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stössel (10) in der Führungskontur (11) formschlüssige über ein Rolllager (12) geführt ist.
Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpmittel (8) eine elastisch deformierbare Pumpmembran (9) aufweist, welche die Pumpkammer (4) gleitbewegungsfrei sowie strömungsdicht teilweise begrenzt.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpkammer (4) ein Konzentratauslass (13) über ein Konzentratauslassventil (14) durchströmbar zugeordnet ist, welches optional durch einen Radialanschlag (15) des Stössels (10) steuerbar ist.
Pumpe einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpkammer (4) eine federnd vorgespannte Rückspülkammer (16) durchströmbar zugeordnet ist.
Pumpe einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere Pumpkammern (4) mit zugeordneten Pumpmitteln (8) und Filtern (6) vorhanden sind.
Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils genau drei Pumpkammern (8) mit zugeordneten Pumpmittel (8) und Filtern (6) vorhanden sind, die optional umfänglich um 120° angeordnet sind.