DE1054841B

DE1054841B - Drive device for diaphragm pumps, especially diaphragm metering pumps

Info

Publication number: DE1054841B
Application number: DEL29341A
Authority: DE
Inventors: Herbert Ott
Original assignee: Lewa O H G Ott & Schestag
Current assignee: Lewa O H G Ott & Schestag
Priority date: 1957-12-21
Filing date: 1957-12-21
Publication date: 1959-04-09

Description

Antriebseinrichtung für Membranpumpen, insbesondere Membrandosierpumpen Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für Membranpumpen, insbesondere für Membrandosierpumpen, bei deneii eiri- Verdrängerkolben über ein Übertragungsmedium- auf- die Membran der Pumpe wirkt.Drive device for diaphragm pumps, in particular diaphragm metering pumps The invention relates to a drive device for diaphragm pumps, in particular for diaphragm metering pumps with the eiri - displacement piston via a transmission medium - acts on the diaphragm of the pump.

Membranpumpen sind in der. Technik allgemein bekannt. Sie werden vor allem zur Förderung von Medien verwendet, die -in der Stopfbuchse z. B. von Kolbenpumpen schlecht- beherrscht werden können. Der Antrieb der Membran kann direkt oder indirekt über mechanische Zwischenglieder oder hydraulische Medien erfolgen. Da der direkte Antrieb nur auf einen einzigen Punkt der .Membran Wirkt und die Membran an ihrem Umfang fest eingespannt ist, darf bei diesen Antriebseinrichtungen die Membran wegen der Reißgefahr keinen höheren Druckbeanspruchungen je Flächeneinheit ausgesetzt werden. Weiterhin kann die Membran, da sie -nicht über ihre gesamte Fläche zwangläufig unterstützt ist, unkontrollierte Bewegungen durchführen, was sich insbesondere bei Dosierpumpen; bei denen das Hubvolumen äußerst konstant sein soll, sehr nachteilig auswirkt. Um eine gleichmäßige Belastung und Du_rchbiegung-der Membran zu erzielen, wurde die Verwendung einer stufenförmig abgesetzten Antriebsstange vorgeschlagen, die auf eine Anordnung von teleskopartig ineinandergleitenden Ringen arbeitet. Mit. dieser Anordnung kann zwar auch gegen hohe Drücke mit definiertem Hubvolumen gearbeitet werden. Nachteilig ist jedoch bei dieser Anordnung, abgesehen'von dem erhöhten Aufwand, daß mit größerwcrdendem Membranhub schräg zu der Xolbenachse verlaufende, Drücke durch die Zwischenglieder auf die Antriebsstange übertragen werden, so daß bei größeren Gegehdrücken oder Pumpenförderhöhen mit enormen Stangenkräften gerechnet werden muß. Das Pumpentriebwerk muß dementsprechend sehr kräftig dimensioniert werden. Der Kraftaufwand und der konstruktive Aufwand werden also-bei-dieser Ausführungsform im Verhältnis zu der Förderleistung sehr hoch.Diaphragm pumps are in the. Technology well known. You will be ahead mainly used to promote media that -in the stuffing box z. B. of piston pumps can be poorly controlled. The drive of the membrane can be direct or indirect take place via mechanical links or hydraulic media. Since the direct Drive only on a single point of the membrane acts and the membrane on her Circumference is firmly clamped, the membrane may be due to these drive devices the risk of tearing is not exposed to higher pressure loads per unit area will. Furthermore, the membrane, since it does not necessarily cover its entire surface is supported to carry out uncontrolled movements, which is particularly evident in Metering pumps; in which the stroke volume should be extremely constant, very disadvantageous affects. In order to achieve an even load and bending of the membrane, the use of a stepped drive rod was suggested, which works on an arrangement of telescopically sliding rings. With. this arrangement can work against high pressures with a defined stroke volume will. However, the disadvantage of this arrangement, apart from the increased effort, that, as the diaphragm stroke increases, pressures run obliquely to the piston axis are transmitted through the intermediate links to the drive rod, so that larger Counter pressures or pump heads with enormous rod forces are expected got to. The pump drive must accordingly be dimensioned very powerfully. The expenditure of force and the construction expenditure are thus-in-this embodiment very high in relation to the delivery rate.

Die Übertragung der Kraft des hin- und hergehenden Antriebskolbens durch ein hydraulisches Medium auf die Membran stellt an sich den theoretischen Idealfall dar, da die Membran druckmäßig äußerst gleichmäßig belastet wird. In dier Praxis zeigte es sich jedoch, daß keine ideale Abdichtung des antreibenden Kolbens erzielt werden kann. Nach einem längeren Zeitraum tritt dementsprechend ein gewisser Verlust an dem Übertragungsmedium auf. Damit ändert sich jedoch 'zwangläufig die Fördercharakteristik: der Pumpe, was insbesondere bei Dosierpumpen nicht tragbar ist. Es wurden aus diesem Grunde lpreits Zusatzeinrichtungen vorgeschlagen, um störende Verluste einigermaßen wieder zu ersetzen. Abgesehen von. dem hierzu erforderlichen großen Aufwand ist jedoch bisher auch noch, keine derartige Zusatzeinrichtung bekanntgeworden, die diese Aufgabe, insbesondere bei .durch Membranhubverstellung regelbaren Membranpumpen, in praktisch einwandfreiem Maße lösen würde.. Abgesehen davon treten besondere Schwierigkeiten auf, da die die Übertragungsflüssigkeit aufnehmende Kammer exakt gelüftet werden muß.The transmission of the power of the reciprocating drive piston by a hydraulic medium on the membrane represents the theoretical The ideal case is that the membrane is loaded extremely evenly in terms of pressure. In dier In practice, however, it turned out that there was no ideal seal for the driving piston can be achieved. After a longer period of time, a certain amount occurs accordingly Loss of the transmission medium. However, this inevitably changes the Delivery characteristics: of the pump, which is particularly unsustainable in the case of metering pumps is. For this reason, additional devices have been suggested to avoid disruptive To compensate for losses to some extent. Apart from. the required for this However, so far, no such additional device has become known, which this task, especially with diaphragm pumps controllable by diaphragm stroke adjustment, would solve to a practically flawless degree .. Apart from that, particular difficulties arise because the chamber receiving the transmission fluid is precisely ventilated got to.

Gemäß der Erfindung zeigte es sich nun, daß die angegebenen Schwierigkeiten dadurch überwunden werden können, daß auf der dem zu `pumpenden Medium abgewendeten Seite der Membran eine zylindrische oder konische Kammer vorgesehen wird, die mit einer körnigen festen Substanzgefüllt ist. In die Kammer mündet eine Bohrung,'' in der ein Verdrängerkolben gleitet.According to the invention it has now been found that the stated difficulties can be overcome by turning away from the medium to be pumped Side of the membrane a cylindrical or conical chamber is provided, which with is filled with a granular solid substance. A hole opens into the chamber, '' in which a displacement piston slides.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kammer mit kleinen, sehr harten Kugeln gefüllt--deren Durchmesser etwas größer ist als das Spiel des Verdrängerkolbens in der Bohrung. Die Achse des Verdrärigerkolbens kann senkrecht zu der Membran stehen. In diesem Falle ist zweckmäßigerweise das Stirnende des Verdrängerkolbens sattelförmig oder kegelig geformt. Die Achse des Verdrängerkolbens kann auch parallel oder schräg zu der Membran liegen. In diesem Falle ist zweckmäßi@gerweise das Stirnende des Verdrängerkolbens in Richtung auf die Membran abgeschrägt.According to a preferred embodiment, the chamber is provided with small, filled with very hard balls - the diameter of which is slightly larger than the game of the Displacement piston in the bore. The axis of the displacer piston can be perpendicular stand to the membrane. In this case, the front end of the displacement piston is expedient saddle-shaped or conical in shape. The axis of the displacement piston can also be parallel or be inclined to the membrane. In this case, the front end is expediently of the displacer beveled in the direction of the membrane.

In den Zeichnungen sind zwei bevorzugte Ausführungsformen gemäß der Erfindung dargestellt.In the drawings, two preferred embodiments according to FIG Invention shown.

Die Figuren zeigen schematische Schnitte durch Ausführungsformen von Verdrängerpumpen gemäß der Erfindung.The figures show schematic sections through embodiments of FIG Positive displacement pumps according to the invention.

Bei Membranpumpen der in Rede stehenden Art sitzen Ventile, insbesondere Kugelventile 1 und 2, in dem pumpenden bzw. in dem ansaugenden Anschlußziveig einer die Membran 3 enthaltenden Kammer. Bei einer periodischen Auslenkung der Membran 3 wird dementsprechend'bei jedem Halbtakt eine bestimmte Menge des Mediums unter Abheben der Ventilkugel 2 angesaugt und bei dem nächsten Halbtakt unter Abheben der Ventilkugel 1 wieder aus der Kammer abgestoßen.In diaphragm pumps of the type in question, there are valves, in particular Ball valves 1 and 2, in the pumping or in the sucking connector one the membrane 3 containing chamber. With a periodic deflection the membrane 3 is accordingly'at each half cycle a certain amount of the medium sucked in while lifting the valve ball 2 and lifting off at the next half cycle the valve ball 1 is pushed back out of the chamber.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 liegt die Membran 3 über einer konischen Kammer 11, die mit einer großen Anzahl härtester kleiner Kugeln 9 gefüllt ist. Die Kugeln sind von einem Schmierfilm umgeben. Der Kolben 7 ist an seinem Stirnende sattelförmig so ausgebildet, daß sich zusammen mit der Form der Kammer 11 Bedingungen ergeben, bei denen sich der Druck in der Kugelfüllung 9 ähnlich wie in einem hydraulischen Medium fortpflanzen kann. Dadurch resultiert eine relativ geringe Belastung der Kolbenstange, so daß also auch bei großen Gegendrücken eine relativ leichte Ausbildung des Pumpentriebwerkes genügt. Die Membran 3 ist auf ihrer gesamten Arbeitsflächenrückseite unterstützt. Je kleiner die Kugeldurchmesser gewählt werden, desto enger liegen die einzelnen Unterstützungspunkte der Membran 3 nebeneinander. Es sind also wesentlich geringere Stützabstände zu erzielen als mit den bekannten Anordnungen. Es können dementsprechend auch große Gegendrücke bei relativ geringer Beanspruchung der Membran überwunden, werden. Es genügt weiterhin, wenn der Abstand zwischen dem Verdrängerkolben 7 und den Wänden seiner Führungsbohrung etwas kleiner gehalten wird als der Durchmesser der Kugeln 9. Es ist also nicht erforderlich, daß die Abdichtung des Kolbens 7 gas- oder flüssigkeitsdicht erfolgt. Dementsprechend entfallen ebenfalls die Entlüftungsschwierigkeiten.In the embodiment according to FIG. 1, the membrane 3 is above one conical chamber 11, which is filled with a large number of hardest small balls 9 is. The balls are surrounded by a film of lubricant. The piston 7 is at its front end Saddle-shaped so that, together with the shape of the chamber 11 conditions result in which the pressure in the ball filling 9 is similar to that in a hydraulic one Medium can propagate. This results in a relatively low load on the Piston rod, so that a relatively easy training even with large counter pressures of the pump drive is sufficient. The membrane 3 is on its entire work surface back supports. The smaller the ball diameters are chosen, the closer they are the individual support points of the membrane 3 side by side. So it's essential to achieve smaller support distances than with the known arrangements. It can accordingly also large counter pressures with relatively little stress on the membrane be overcome. It is still sufficient if the distance between the displacement piston 7 and the walls of its guide hole is kept slightly smaller than the diameter the balls 9. It is therefore not necessary that the seal of the piston 7 gas or liquid-tight. Accordingly, there are also no ventilation difficulties.

Die Rückführung der Membran 3 bei Saughub kann durch Vorspannung der Membran, die z. B. aus Gummi, weichen Kunststoffen oder Metall bestehen kann, oder durch einen entsprechend vorzuschreibenden Zulaufdruck erzielt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Verdrängerkolben relativ dicht in die Führungsbohrung einzuschleifen. Die Zwischenräume in der Kammer zwischen den Kugeln werden dann völlig mit C51 gefüllt. Auf diese Weise kann die Membran beim Saughub durch den atmosphärischen Druck zurückgeholt werden. Dies bietet stopfbuchsenmäßig keine besondere Schwierigkeit. Bei der Vorwärtsbewegung des Verdrängerkolbens ist dann die mechanische Kugelunterstützung für die Membranen wieder voll wirksam. Die Ölzwischenfüllung kann auch kontinuierlich umgewälzt werden, wenn beispielsweise eine Wärme- oder Kälteübertragurig auf den Membranförderraum erwünscht ist. Weiterhin kann an die Kammer ein leichter Unterdruck angelegt werden, um Entlüftungsschwierigkeiten zu vermeiden.The return of the membrane 3 during the suction stroke can be achieved by biasing the Membrane z. B. made of rubber, soft plastics or metal, or can be achieved by a correspondingly prescribed inlet pressure. It exists however, it is also possible to insert the displacement piston relatively tightly into the guide bore to grind. The spaces in the chamber between the balls are then completely filled with C51. In this way, the membrane can through the suction stroke atmospheric pressure. This does not offer any special stuffing box Difficulty. The forward movement of the displacement piston is then mechanical Ball support for the membranes fully effective again. The intermediate oil filling can also be circulated continuously if, for example, a heat or Cold transfer to the membrane pumping chamber is desired. Furthermore, the A slight negative pressure should be applied to the chamber to prevent venting difficulties avoid.

Da sich die Kugelfüllung in der Kammer ähnlich wie eine Flüssigkeit verhält, kann der Verdrängerkolben in verschiedenen Winkeln zur Membranfläche eingeführt werden. Dies bietet je nach der Triebwerkanordnung in manchen Fällen konstruktive Vorteile. Eine Lösung gemäß der Erfindung, bei der der Verdrängerkolben 10 parallel zu der Membran 3 auf die Kugelfüllung 9 arbeitet, ist in Fig. 2 dargestellt. Der Verdrängerkolben ist in diesem Fall vorzugsweise in Richtung zur Membran hin abgeschrägt. Es können auch keilartige Verdrängerkolben mit nicht kreisförmigem Querschnitt, also beispielsweise mit rechteckigem Querschnitt, verwendet werden.Because the ball filling in the chamber is similar to a liquid behaves, the displacement piston can be inserted at different angles to the membrane surface will. Depending on the engine arrangement, this offers constructive features in some cases Advantages. A solution according to the invention, in which the displacement piston 10 is parallel to the membrane 3 works on the ball filling 9 is shown in FIG. Of the In this case, the displacement piston is preferably beveled in the direction of the membrane. Wedge-like displacement pistons with a non-circular cross-section, thus, for example, with a rectangular cross-section, can be used.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Drive device for diaphragm pumps, in particular for diaphragm metering pumps with a displacement piston via a transmission medium acts on the membrane of the pump, characterized in that on the to be pumped The side of the membrane (3) facing away from the medium has a cylindrical or conical chamber (11) is provided which is filled with a granular solid substance and that A bore opens into the chamber (11) in which a displacement piston (7, 10) slides.

2. Drive device according to claim 1, characterized in that the chamber (11) is filled with small, very hard balls (9), the diameter of which is slightly larger is than the play of the displacement piston (7, 10) in the bore.

3. Drive device according to claims Lund 2, characterized in that the axis of the displacement piston (7) is perpendicular to the membrane (3) and that the front end of the displacement piston is saddle-shaped or conical in shape.

4. Drive device according to claims 1 and 2, characterized in that the axis of the displacement piston (10) is parallel to the membrane (3) and that the front end of the displacement piston in the direction is beveled on the membrane.

5. Drive device according to claims 1 to 4, characterized in that the granular substance, in particular the balls (9) in embedded in a lubricant.