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Membrankompressor Die Erfindung bezieht sich auf einen Membrankompressor,
bei dem die Membran von einem Pumpenkolben über eine druckübertragende Flüssigkeit
angetrieben wird, die im folgenden kurz als Übertragerfiüssigkeit bezeichnet ist.
Um bei diesen Pumpen einen gleichmäßigen Hub zu erhalten und übermäßige Beanspruchungen
in der Membran zu vermeiden, ist der Kompressor einmal so gestaltet, daß die Membran
beim Druckhub an einem schalenartigen Gehäusedeckel und beim Saughub zur Anlage
an einer schalenartigen vorderen Stirnfläche einer Zwischenscheibe kommt, in der
eine größere Zahl kleiner Bohrungen angebracht sind, und weiter so, daß die Menge
der übertragerflüssigkeit konstant bleibt, d. h., die praktisch unvermeidlichen
Leckverluste werden rechtzeitig durch Zuführung neuer Flüssigkeit ausgeglichen.
Bekannt ist zu diesem Zweck die Verwendung von Nachströmventilen, die Flüssigkeit
in den Pumpraum nachströmen lassen, wenn ein bestimmter Unterdruck überschritten
wird.
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Bei der bisherigen Ausbildung der Membrankompressoren ist es schwierig,
ein ungewolltes Nachfüllen des Pumpenraumes durch die Nachströmventile zu vermeiden,
da der Unterdruck im Pumpenraum stark von der Drehzahl des Kompressors abhängig
ist. Diese Schwierigkeit vermeidet die Erfindung, die weiter Mittel betrifft, um
auch die Anlage der Membran beim Druckhub sicherzustellen.
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Erfindungsgemäß ist bei einem Membrankompressor das an sich bekannte
und zum Ausgleich der Leckverluste der übertragerflüssigkeit dienende Nachströmventil
so angeordnet, daß die Austrittsöffnung des Nachströmventils in dem Raum zwischen
Membran und der Zwischenscheibe mit den kleinen Bohrungen liegt. Die Erfindung beruht
auf der überlegung, daß beim Saughub, bedingt durch die Bohrungen der Zwischenscheibe,
innerhalb der I7bertragerflüssigkeit ein Druckgefälle in der Zwischenscheibe auftritt,
d. h., der Druck an der Stirnfläche des Pumpenkolbens ist erheblich geringer als
an der Membran. Zwischen dieser und der ihr gegenüberliegenden Stirnfläche der Zwischenscheibe
entsteht aber nur ein geringer Unterdruck, und zwar im wesentlichen nur dann, wenn
Leckverluste auftreten. Das bedeutet, daß auch nur dann Öl nachströmen wird, wenn
wirklich Leckverluste auftreten.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist mit dem Kompressor
ein Ausweichraum verbunden, der entweder durch einen federbelasteten Kolben oder
durch eine vom Fördermedium belastete Membran verschlossen ist. Dieser Ausweichraum
ist ebenfalls mit dem Raum zwischen Membran und Zwischenscheibe verbunden. Durch
die Anordnung des Ausweichraumes an sich wird erreicht, daß die Membran beim Druckhub
stets zur Anlage kommt, aber nicht übermäßigen Beanspruchungen ausgesetzt werden
kann. Der überschuß an Flüssigkeit wird nämlich beim Druckhub in den Ausweichraum
gedrängt. Durch den Anschluß des Ausweichraumes am genannten Raum zwischen Membran
und Zwischenscheibe wird sichergestellt, daß der Druck auf die Membran dem Druck
im Ausweichraum entspricht. Dies ist die Voraussetzung dafür, daß die Membran zur
Anlage kommt.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind Nachströmventil und
Ausweichraum baulich so miteinander vereinigt, daß der Vorratsraum des Behälters
des Nachströmventils oberhalb des Kolbens des Ausweichraumes liegt. Damit ist die
Gefahr beseitigt, daß beim Ansaughub längs des Kolbens Luft angesaugt wird und in
den Pumpenraum eintreten kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der
Zeichnung beschrieben, in dieser zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt durch einen Membrankompressor
gemäß der Erfindung; Abb.2 eine zweite Ausführungsform des Ausweichraumes und Abb.
3 die Vereinigung von Nachströmventil und Ausweichraum.
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Der Membrankompressor besteht aus den beiden scheibenförmigen Gehäusedeckeln
1 und 2 und einer mit 3 bezeichneten Zwischenscheibe. Der Gehäusedeckel l nimmt
das Saugventil 4 und das Druckventil s für das Fördermedium auf. Zwischen dem Gehäusedeckel
1 und der Zwischenscheibe 3 ist die Membran 6 befestigt. Die Innenfläche 7 des Gehäusedeckels
1 und ebenso die vordere Stirnfläche 8 der
Zwischenscheibe 3 sind
schalenartig ausgebildet. Diese hat weiter eine große Zahl kleiner Bohrungen 9,
die ebenso wie der Raum 10 im Gehäusedeckel 2 mit einer druckübertragenden
Flüssigkeit gefüllt sind. Im Gehäusedeckel 2 ist über eine Dichtung 11 der Pumpenkolben
12 gelagert, der zum Antrieb der Übertragerflüssigkeit dient und durch einen nicht
dargestellten Antrieb angetrieben wird.
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In einer Bohrung 13 der Zwischenscheibe 3 ist ein Nachströmventi114
eingesetzt, dessen Behälter 15 mit der gleichen Flüssigkeit wie der Raum
10 gefüllt ist. Die Ventilstange 16 ist durch eine Druckfeder 17 belastet,
die den Ventilteller 18 gegen den Ventilsitz 19 preßt und somit das Nachströmventil14
geschlossen hält. Die Druckfeder 17 ist so eingestellt, daß das Nachströmventi114
bei einem bestimmten Unterdruck in dem Raum 20 zwischen der Membran
6 und der vorderen Stirnfläche 8 der Zwischenscheibe 3 öffnet. Von der Bohrung
13 führt eine schräge Bohrung 21 in diesen Raum 20.
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In einer weiteren; Bohrung der Zwischenscheibe 3 sitzt ein zylinderartiger
Teil 22, der eine Stopfbuchse 23 aufnimmt. In dieser gleitet ein Kolben
24, der durch eine Feder 25 belastet ist. Diese Feder 25 hält den Kolben
24 im Ausweichraum 28 in seiner oberen Endstellung. Der zylinderartige
Teil 22 hat eine in der Achse des Kolbens 24 liegende Bohrung 26,
die durch eine Bohrung 27 in der Zwischenscheibe 3
fortgesetzt wird.
Diese Bohrung 27 mündet in den Raum 20.
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Die Arbeitsweise der Membranpumpe ist folgende: Beim Druckhub bewegt
sich der Pumpenkolben 12
in der Zeichnung nach links, die übertragerflüssigkeit
wird verdrängt und bringt die Membran 6 zur Anlage an der Innenfläche 7. Das zwischen
der Membran 6 und dieser Innenfläche 7 befindliche Fördermedium wird durch das Druckventil
s verdrängt. Die Membran 6 kommt zur Anlage an der Innenfläche 7, da vom
Pumpenkolben 12 mehr Druckmittel verdrängt wird, als für die Bewegung der
Membran 6
erforderlich ist. Dieses Druckmittel wird von dem sich vergrößernden
Ausweichraum 28 aufgenommen.
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Bei der Umkehr der Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens 12 strömt die
Übertragerflüssigkeit zurück, und zwar aus dem Raum 20 durch die kleinen
Bohrungen 9, in denen dabei ein von der Drehzahl der Pumpe stark abhängiger
Druckabfall auftritt. Dagegen ist der Druckabfall im Raum 20 von der Drehzahl
praktisch unabhängig, in diesem tritt ein merkbarer Unterdruck nur auf, wenn ein
Leckverlust eingetreten ist. In diesem Fall öffnet der Ventilteller 18, und Übertragerflüssigkeit
strömt nach.
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In Abb. 2 ist in der Zwischenscheibe 3 an Stelle des zylinderartigen
Teils 22 ein scheibenartiger Körper 30 befestigt. Zwischen diesem und einer
Scheibe 31 sind zwei Stützenscheiben 32, 33 gehalten, zwisehen denen eine Membran
34 befestigt ist. Diese Membran 34 wird durch die Bohrung 35 der Scheibe 31 vom
Fördermedium her belastet, d. h. sie liegt normalerweise an der Unterseite der Stützscheibe
32 an. Die Bohrungen in dieser Stützscheibe 32 und der Raum oberhalb dieser Stützscheibe
32 steht durch die Kanäle 26, 27 wieder mit dem Raum 20 in Verbindung.
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Um zu verhindern, daß beim Rückgang des Kolbens 24 in Abb. 1 Luft
in den Pumpenraum gesaugt werden kann, sind nach Abb. 3 Nachströmventil und Ausweichraum
baulich so miteinander vereinigt, daß der Vorratsraum des Behälters 15 oberhalb
des Kolbens 24 des Ausweichraumes 28 liegt. Die Funktionen beider bleiben unabhängig
voneinander, aber wenn ein Nachsaugen auftritt, so kann nur Flüssigkeit, nicht aber
Luft nachgesaugt werden. Das ist für die Gleichmäßigkeit der Förderung des Kompressors
ausschlaggebend.