DE1288433B - Verfahren und Vorrichtung zur UEbertragung von Energie eines Antriebsmediums auf eine angetriebenes Medium - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich zunächst auf ein Verfahren zur Übertragung von Energie eines durch ein Antriebsorgan abwechselnd unter Druck gesetzten und entlasteten Antriebsmediums in einer ersten Kammer auf ein in einer zweiten Kammer befindliches und von dem Antriebsmedium durch eine bewegbare Trennvorrichtung, insbesondere eine Membran, getrenntes angetriebenes Medium, dessen Entnahme aus der zweiten Kammer gesteuert oder geregelt wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art ist sowohl das Antriebsmedium als auch das angetriebene Medium eine Flüssigkeit. Bei diesem bekannten Verfahren sind Hilfseinrichtungen vorgesehen, welche die Antriebsflüssigkeit unter dem Einfluß des Antriebsorgans in einem Wärmetauschkreislauf führen und die Antriebsflüssigkeit dadurch kühlen. Diese Hilfseinrichtungen dienen hauptsächlich dem Zweck, den Arbeitsdruck der Antriebsflüssigkeit während der dann die zu spritzenden Gegenstände in der Regel ortsbeweglich sein müssen. Diesem Nachteil ist man bisher zum Teil dadurch begegnet, daß ganze Farbspritzanlagen auf einem Lastwagen montiert wurden. S Selbst bei derartiger Montage sind die bekannten Pumpen nicht mit Spannung aus dem normalen elektrischen Leitungsnetz zu betreiben, weil die zum Betrieb erforderliche Leistungsaufnahme meist die zulässigen Grenzen eines normalen Leitungsnetzes übersteigt.

Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde ■ liegende Aufgabe darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, durch die die vorgenannten Nachteile beseitigt werden können. Insbesondere soll eine tragbare Energieübertragungsvorrichtung geschaffen werden, bei der das Erfordernis zusätzlicher Kreislaufführung und Kühleinrichtungen

für das Antriebsmedium entfallen, ohne daß während Zeitabschnitte aufrechtzuerhalten, in denen keine an- 20 der Betriebszeiten, in denen die Energieübertragungsgetriebene Flüssigkeit durch die Pumpe hindurch- vorrichtung kein angetriebenes Medium fördert, die geht. Dies bedeutet, daß in diesen Zeitabschnitten Temperatur des Antriebsmediums und der zugeordeine Entnahme von angetriebener Flüssigkeit nicht neten Vorrichtungsteile unzulässig stark ansteigt. Die erfolgt. Anderenfalls wäre es erforderlich, den Ar- erfindungsgemäße Vorrichtung soll außerdem mit gebeitsdruck der Antriebsflüssigkeit immer dann wie- 35 ringstmöglicher Leistungsaufnahme während dieser deraufzubauen, wenn angetriebene Flüssigkeit durch Betriebsabschnitte auskommen,
die Pumpe gefördert werden soll. Die bei der bekann- Diese Aufgabe ist nach dem erfindungsgemäßen ten Pumpe durch dieses periodische Wiederaufbauen Verfahren dadurch gelöst, daß bei Drosselung der des Arbeitsdrucks bedingten Betriebsverzögerungen Entnahme von angetriebenem Medium der Druck

in der zweiten Kammer bis auf einen Grenzwert ge

sind dann besonders unangenehm, wenn mit der angetriebenen Flüssigkeit z. B. eine intermittierend betätigte Farbspritzpistole gespeist werden soll.

Die Kreislaufführung der Antriebsflüssigkeit bei der bekannten Pumpe für eine Farbspritzanlage hat steigert wird, bei dem die Trennvorrichtung trotz weiterhin wechselnder Druckverhältnisse des Antriebsmediums in Ruhe verharrt und bei dem wenigstens ein Teil des Antriebsmediums in der ersten Kammer

den wesentlichen Nachteil, daß die Leistungsauf-35 jeweils bei dessen Entlastung verdampft und bei des-

nahme des Antriebsorgans während der Kreislaufführung größer ist als diejenige während der Zeitspannen, in denen angetriebene Flüssigkeit gepumpt wird. Die Leistungsaufnahme ist während der Kreislaufführung deshalb größer, weil in diesem Betriebszustand die Antriebsflüssigkeit in der Antriebskammar unter dem maximalen Druck steht und das Antriebsorgan gegen diesen maximalen Druck arbeiten muß.

Ein weiterer entscheidender Nachteil der bekannten Pumpe ist der, daß während der Kreislaufführungsperioden die Temperatur der Antriebsflüssigkeit und bestimmter Pumpenteile auf unzulässig hohe Werte ansteigen im Vergleich zu den Temperaturen, die während derjenigen Perioden herrschen, in denen angetriebene Flüssigkeit gepumpt wird. Die bekannte Pumpe kommt daher nicht ohne zusätzliche Kühleinrichtungen, wie z. B. große Kühltanks oder Wärmetauscher, aus, durch welche die Antriebsflüssigkeit während der Kreislaufführung geleitet wird. Neben dem zusätzlichen baulichen, Aufwand beanspruchen große Kühltanks und Wärmetauscher viel Raum und vernichten Energie, welche die Pumpe zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Antriebssen Unterdrucksetzung wieder kondensiert wird. Die Erfindung macht sich also einen Kavitationseffekt bei dem Antriebsmedium bzw. der Antriebsflüssigkeit zunutze. Die im Bereich der Antriebsflüssigkeit angeordneten Vorrichtungs- oder Pumpenteile haben eine mittlere zulässige Temperatur sowohl in dem Betriebszustand, in dem die Pumpe angetriebenes Medium fördert als auch in dem sogenannten Bereitschaftszustand, bei dem die Pumpe kein angetriebenes Medium fördert. Diese weitgehende Aufrechterhaltung einer mittleren Betriebstemperatur unabhängig von dem jeweiligen Betriebszustand wird dem genannten Kavitationseffekt zugeschrieben. Man kann hierbei von Kavitationskühlung sprechen.

Während des Kavitationsbetriebs wird die Antriebsflüssigkeit zyklisch schlagartig verdampft und der so erzeugte Dampf anschließend kondensiert. Dieser durch die Kavitation, erzeugte. Wechsel zwischen Verdampfung und Kondensation ergibt eine Kavitationskühlung der Antriebsflüssigkeit und Pumpenteile, insbesondere derjenigen Pumpenteile, die in Berührung mit der Antriebsflüssigkeit und ihrem Dampf stehen. Die erfindungsgemäße Nutzbar

machung des Kavitationseffekts hat im übrigen eine flüssigkeitsdrucks während derjenigen Zeitabschnitte 60 drastische Verringerung der Leistungsaufnahme des aufnimmt, in denen angetriebene Flüssigkeit nicht ge- Antriebsorgans der Pumpe während des Kavitationspumpt wird. oder Bereitschaftsbetriebs zur Folge, bei dem kein

Die Hilfseinrichtungen der bekannten Pumpe sind angetriebenes Medium gefördert wird. Diese Leidaher sperrig, kostspielig und zeitigen außerdem den stungsaufnahmecharakteristik steht in vorteilhaftem weiteren Nachteil, daß die zugehörige Pumpe nicht 65 Gegensatz zu derjenigen der bekannten Pumpen, bei tragbar und daher in der Regel fest installiert ist. denen gerade bei dem unproduktiven Bereitschafts-Diese Unbeweglichkeit der bekannten Pumpe ist z. B. betrieb die größte Leistung aufgenommen wird,
beim Farbspritzen deshalb besonders nachteilig, weil Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs-

gemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer in an sich bekannter Weise über ein Druckbegrenzungsventil mit einem Antriebsmediumvorratsbehälter verbunden ist. Dadurch wird eine Schädigung der Vorrichtung insbesondere während des Kavitationsbetriebs vermieden. Die erste Kammer kann außerdem über ein oder mehrere z. B. als Zungenventile ausgebildete Einlaßventile aus dem Antriebsmediumvorratsbehälter mit Antriebsmedium zur Aufrechterhaltung oder Wiederherstellung einer bestimmten Füllmenge in der ersten Kammer versorgt werden.

Zweckmäßigerweise sind das Druckbegrenzungsventil und/oder das bzw. die Einlaßventile einstellbar ausgebildet. Dabei können die Einlaßventile eine im Vergleich zu der Durchflußkapazität des Druckbegrenzungsventils sehr geringe Durchflußkapazität und geringe Schließvorspannung aufweisen. Die Einlaßventile dienen damit im wesentlichen der Kompensation von Antriebsmediumleckmengen. ao

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Antriebsorgan als oszillierender Kolben ausgebildet.

Vorteilhafterweise wirken erfindungsgemäß bei einem einfach wirkenden Kolben das Druckbegrenzungsventil und/oder das bzw. die Einlaßventile mit axialen Durchbrüchen des Kolbens zusammen und ist die erste Kammer zumindest teilweise durch den Zylinderraum auf der einen Seite des Kolbens gebildet, während der Zylinderraum auf der anderen Kolbenseite mit dem außerhalb des Zylinders angeordneten Antriebsmediumvorratsbehälter über ein Verbindungsrohr verbunden ist. Dadurch ist eine einfache, betriebssichere und geringen baulichen Aufwand erfordernde Anordnung geschaffen. Das Verbindungsrohr kann mit zwei in entgegengesetzter Richtung durchlassenden Rückschlagventilen verbunden sein, zwischen denen eine Filtervorrichtung angeordnet ist. Eines der Rückschlagventile kann dabei zur Beeinflussung der Öffnungscharakteristik des bzw. der Einlaßventile herangezogen werden.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Trennvorrichtung als Membran ausgebildet. Diese Membran kann auf der der ersten Kammer zugewandten Seite einen Ventilkörper tragen, der zumindest während des Vorliegens des Druckgrenzwerts in der zweiten Kammer an einem in der Wand der ersten Kammer ausgebildeten Ventilsitz dichtend anliegt und dann die erste Kammer in zwei Teile teilt. Dadurch ist in sehr einfacher und funktionssicherer Weise eine Überlastung der Membran verhindert und gleichzeitig ein klar definierter Kavitationsbetrieb ermöglicht.

Ebenso kann die Membran auf der der zweiten Kammer zugewandten Seite einen Ventilkörper tragen, der mit einem in der Wand der zweiten Kammer ausgebildeten Ventilsitz in Dichtberührung bringbar ist und dann die zweite Kammer in zwei Teile teilt.

Erfindungsgemäß kann bei einem doppeltwirkenden Kolben der Zylinderraum auf jeder Kolbenseite einen Teil einer ersten Kammer bilden, wobei jeder Zylinderraum mit einer erfindungsgemäßen Membranpumpe verbunden ist. Dadurch kann eine bessere Glättung des Druckverlaufs bei dem angetriebenen Medium erzeugt werden.

Der Kolben kann mit konstantem oder veränderbarem Hub bewegt werden. Die Hubveränderung kann durch ein Hebelgetriebe mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis geschehen, das zwischen die

Kolbenstange und einen Antrieb mit konstantem Hub eingeschaltet ist.

Die Glättung des Druckverlaufs an dem Verbraucher des angetriebenen Mediums kann auch dadurch erreicht werden, daß zwischen den Verbraucher und den Entnahmeauslaß der zweiten Kammer ein Druckspeicher eingeschaltet wird.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Verbraucher eine Spritzpistole mit steuer- und regelbarem Ventil.

Für die Merkmale der Unteransprüche 13 bis 17 wird selbständiger Schutz nicht beansprucht.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das Antriebsmedium eine Flüssigkeit bzw. ein Flüssigkeitsgemisch. Als Antriebsmedium kann vorzugsweise Öl und Kerosin, Äthylenglykol, öl allein oder eine Mischung von Glyzerin oder Alkohol mit Wasser verwendet werden. Innerhalb des Rahmens der Erfindung kann jedoch jede bekannte Flüssigkeit verwendet werden, die günstige nichtkorrodierende Eigenschaften und umkehrbare Dampf- und Flüssigkeitsphasen aufweist. Eine Pumpe verwendet beispielsweise ein Gemisch von 4 Teilen öl. SAE 5 und 1 Teil Kerosin. Das Kerosin trägt wesentlich zur Erscheinung der Blasenbildung bei. Bei diesen Antriebsflüssigkeiten ergeben sich besonders günstige Kavitationseigenschaften.

Die Wirkung der Kavitation kann noch dadurch gesteigert werden, daß die Wand der ersten Kammer zumindest teilweise wärmeleitend gemacht wird. Auch die Membran kann wärmeleitend ausgestaltet werden. Sie gibt dann während des Betriebs Wärmeenergie an das angetriebene Medium ab. Die Membran kann dazu aus einer Polypropylenfolie von 0,5 bis 1,0 mm Dicke bestehen.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 in größerem Maßstab einen Längsschnitt der Pumpe dieser Ausführungsform,

F i g. 3 in größerem Maßstab eine Schnittansicht eines in jeder der Ausführungsformen verwendeten inneren Ventils,

F i g. 4 eine Stirnansicht eines Pumpenkolbens,

F i g. 5 einen Längsschnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4,

F i g. 6 in größerem Maßstab einen Längsschnitt eines gemäß der Erfindung verwendeten Druckbegrenzungs- bzw. Überdruckventils,

F i g. 7 schematisch mit einigen im Längsschnitt dargestellten Teilen eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit doppeltwirkenden Kolben,

F i g. 8 schematisch ein einstellbares Hebelgetriebe, das für jede der Ausführungsformen verwendbar ist,

F i g. 9 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 10 einen Grundriß der in F i g. 9 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 11 im Längsschnitt ein bei der Ausführungsform nach den F i g. 9 und 10 verwendetes Rückschlagventil,

F i g. 12 einen Längsschnitt nach der Linie 12-12 der F i g. 10,

F i g. 13 im Längsschnitt ein Rückschlagventil für das gepumpte Medium.

^v Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform be- ben25 einen Durchmesser von 25mm aufweist, zieht sich auf eine Vorrichtung, die einer intermittie- wurde beispielsweise gefunden, daß nur 1,11 Antriebsrerid betätigten Spritzpistole Material zuführt. Bei flüssigkeit erforderlich sind, wobei sich der Kolben 25 einer besonderen Verwendung der Vorrichtung für bei einem Hub von ungefähr 12,5 mm ungefähr die Zuführung des aufzuspritzenden Materials zu 5 1750mal pro Minute hin und her bewegt. Die Aneiner intermittierend betätigten Spritzpistole od. dgl. triebsfiüssigkeit wird über eine Leitung 47 dem wird eine wesentliche Antriebsleistungsersparnis er- Inneren des Zylinders 24 durch eine nachstehend zielt, wenn die Pistole bei zyklischer Verdampfung beschriebene Einrichtung zugeführt. Das Innere des und Kondensation der Antriebsflüssigkeit abgeschal- Behälters 45 steht mit dem atmosphärischen Druck tet ist. Die Pumpflüssigkeit wird einem Kreisprozeß io durch eine Leitung 48 in Verbindung, die ein mit zwischen Dampf- und Flüssigkeitsphasen durch eine einer Haube 50 versehenes Staubfilter 49 aufweist. Ventileinrichtung unterworfen, die nachstehend ge- Innerhalb des Behälters 45 ist ein Filtersieb 46 angenauer beschrieben wird. Dieser Kreisprozeß wird ordnet, um die Sauberkeit der Antriebsflüssigkeit zu durch die Vorrichtung unterbunden, wenn die Pumpe gewährleisten.

unter Druck stehendes gepumptes Medium fördert, 15 In F i g. 2 verbindet die Leitung 15 den Behälter 14 um während der Förderung eine hohe Pumpleistung mit einem doppelten Rückschlagventil 52, das eine zu erzielen. Einlaßkugel 53 und eine Auslaßkugel 54 aufweist,

In der Praxis hat sich ergeben, daß für manche welche über die Leitung 17 mit dem MaterialverAnwendungen wenigstens 60 °/o des Leistungsver- braucher 16 (F i g. 1) verbunden ist. Das angetriebene brauchs gespart werden können. to Material gelangt über die Einlaßkugel 53 durch einen

In F i g. 1 ist schematisch eine Pumpe dargestellt, Rohrnippel 55 und eine Ventilöffnung 56 in eine die allgemein mit 10 bezeichnet ist und die auf einem Pumpenkammer 58, die durch die linke Hälfte 22 der entsprechenden Unterteil 12 befestigt ist, wie z. B. Membranpumpe 10 und eine Membran 60 begrenzt dem Steg des I-Trägers, der ausreichende Festigkeit ist, welche zwischen den Gehäusehälften 22 entlang aufweist, um verhältnismäßig große Kräfte aufzuneh- «5 Stirnflächen 22 a festgeklemmt ist. men, ohne eine beträchtliche Bewegung der verschie- Die Pumpenkammer 58 ist mit einer vorzugsweise denen Teile der Vorrichtung zuzulassen. ebenen Fläche 62 versehen, die einen etwas größeren

Die PumpelO ist auf der linken Seite auf dem Durchmesser aufweist als eine Ventilscheibe 63, die Unterteil 12 durch eine Platte lS befestigt, die mit auf der linken Seite ebenfalls eben ausgebildet ist, um Endstützen 19 verschweißt ist, von denen nur eine 30 mit der Fläche 62 zwecks Abschlusses der Öffnung dargestellt ist. Die Stützen 19 sind ihrerseits mit dem 56 zusammenzuwirken.

Unterteil 12 verbunden. Die Antriebsflüssigkeit tritt in eine Pumpenkammer

Die Pumpe 10 pumpt aus einem Behälter 14 ange- 65 auf der entgegengesetzten Seite der Membran 60 triebenes Medium oder Material, das durch eine Lei- ein und wird über eine Öffnung 66 durch einen tung 15 einer Seite einer Pumpenmembran zugeführt 35 Nippel 67 zugeführt, der den Pumpenzylinder 24 an wird. Ein Materialverbraucher 16, z. B. eine Spritz- der rechten Außenseite der rechten Hälfte 22 der pistole, empfängt das Hochdruckmaterial durch eine Membranpumpe 10 befestigt. Leitung 17. Ein (in der Zeichnung nicht dargestellter) Eine ebenflächige Ventilscheibe 73 wirkt mit einer Druckspeicher kann vorgesehen werden, um Druck- ebenen Gehäusefläche 74 zusammen, um die Öffnung Schwankungen zu glätten, die auf die intermittierende 40 66 zu verschließen. Wenn entweder die Öffnung 66 Wirkung einer geringen Anzahl von Kolben und ent- oder 56 in Gegenwart von unter hohem Druck stesprechend angetriebenen Membranen zurückzufüh- hender Antriebsflüssigkeit oder unter Druck gesetztem ren sind. Selbstverständlich kann in bekannter Weise angetriebenem Medium verschlossen wird, wird die mehr als ein Kolben verwendet werden, um einen im Membran 60 rund um gekrümmte oder abgeschrägte wesentlichen kontinuierlichen hohen Druck zu er- 4$ Kanten 63 α und 73 a der Ventilscheiben 63 und 73 zielen. gebogen, so daß die Membran nicht beschädigt wird.

Die Pumpe 10 weist ein Gehäuse auf, das für viele Die Membran 60 kann daher sehr dünnwandig sein, Anwendungen der Pumpe aus zwei im wesentlichen und z. B. eine Polypropylenfolie von 0,5 bis 1,0 mm identischen Hälften 22 besteht. Ein dickwandiger Dicke wurde erfolgreich verwendet, ohne die Mem-Pumpenzylinder 24 wirkt mit einem Kolben 25 zu- 5° bran übermäßig zu beanspruchen. Es ist erforderlich, sammen, der über eine Stange 26 von einem verhält- daß die Membranstoffe in Gegenwart von hohen nismäßig großen üblichen Kolben 29 angetrieben Drücken und korrodierenden Materialien zäh sind, wird, welcher in einem Gehäuse 30 eines hydrauli- von denen einige wesentlich erhitzt werden, bevor sehen Motors 28 enthalten ist. Für einen einseitig sie durch die Pumpe hindurchgeleitet werden, damit wirkenden Kolben 25 kann der Kolben 29 durch eine SS sie die gewünschte Fließfähigkeit erreichen. Die Feder in F i g. 1 und 2 nach rechts zurückgeführt Pumpe ist besonders geeignet zum Pumpen von werden. Für den doppeltwirkenden Betrieb wird der Farben od. dgl., in welchen bestimmte Lösungsmittel Kolben 29 im Wechsel beidseitig mit Hochdrucköl stark korrodierend sind, so daß andere Kunststoffe als beaufschlagt. - die obengenannten besser geeignet sein können. Bei-

Zur Steuerung der hin- und hergehenden Bewe- 60 spielsweise wurde der unter der Bezeichnung Mylar gung des Kolbens 29 kann eine Umschalteinrichtung in verschiedener Dicke bekannte Kunststoff erfolgverwendet werden, die einen' schematisch darge- reich angewendet.

stellten Schalter 36 und zur Hubverstellung axial ein- Der Kolben 25 wird in Verbindung mit den Fig. 4 stellbare Flansche 40 und 40 a aufweist. und 5 genauer beschrieben. Ein Druckbegrenzungs-

Öl, Äthylenglykol oder eine andere entsprechende 65 ventil 75, das eine Strömung von Antriebsflüssigkeit Antriebsflüssigkeit sind in einem Behälter 45 ent- aus der Hochdruckkammer 77 in eine Niederdruckhalten, der ein verhältnismäßig geringes volume- kammer 78 auf der entgegengesetzten Seite des Koltrisches Fassungsvermögen aufweist. Wenn der Kol- bens 25 zuläßt, ist bei dieser Ausführungsform der

Erfindung im Kolben 25 angeordnet. Ein Antriebsflüssigkeitseinlaßventil in Form eines Zungenventils 80 ist auf der Stirnseite des Kolbens 25 angebracht und steht ebenfalls mit der Kammer 78 in Verbindung. Die Kammer 78 ist durch eine Hülse 81 abgeschlossen, die Dichtungsringe 82' zur Abdichtung der Stange 26 enthält und mit einem Hülsenfortsatz 82 in Form eines Rohrstücks versehen ist.

Der Hülsenfortsatz 82 trägt einen Ansatz 85, in welchen ein Rohr 86 eingesetzt ist, das mit einem T-Stück 87 in Verbindung steht. Dieses ist mit einem in den Behälter 45 durchlassenden Rückschlagventil 88 sowie mit einem Einlaßrückschlagventil 89 versehen, das in die Kammer 78 durchläßt. Ein Filtersieb 90 ist auf einer Scheidewand 92 in dem Behälter 45 befestigt. Das Sieb 90 paßt genau auf einen nach innen vorstehenden Wulst 95, so daß der Weg der Flüssigkeit im Behälter 45 durch die rechte Hälfte des Siebes 90 nach oben und durch die linke Hälfte des Siebes nach unten zurück in die Kammer 78 im Hülsenfortsatz 82 gerichtet ist.

In F i g. 3 ist das innere Ventil der Pumpe im Längsschnitt dargestellt, welches die Blasenbildung und Kondensation regelt sowie die Mitte der Membran 60 verstärkt. Die Ventilscheiben 63 und 73 sind im Eingriff mit der Membran 60 befestigt, welche im mittleren Teil 60 a stark zusammengedrückt dargestellt ist. Ein Niet mit einem Kopf 100 geht durch einen Ring 101 hindurch, und das Ende 102 des Niets ist im Eingriff mit dem Ring 101 umgebördelt, so daß beide Seiten der Ventilscheiben 63 und 73 im wesentlichen das gleiche Aussehen haben. Die Membran kann daher in die in F i g. 2 gezeigte Vorrichtung nicht versehentlich falsch eingesetzt werden. Der Kopf 100 und das umgebördelte Ende 102 sind hinreichend kleiner als die Öffnungen 56 und 66, so daß sie in dieselben eintreten können und den Sitz der Ventilscheiben 63 und 73 auf den Öffnungen 56 und 66 nicht behindern.

In den F i g. 4, 5 und 6 sind Einzelheiten der Ausbildung des Kolbens 25, des Druckbegrenzungsventils 75 und der Zungenventile 80 dargestellt. Die Stirnseite 105 des Kolbens 25 ist vorzugsweise eben und mit wenigstens einem Zungenventil 80 versehen, um Niederdruckantriebsflüssigkeit aus der Kammer 78 in die Kammer 77 innerhalb des Pumpenzylinders 24 einzulassen. Je nach der Größe des Kolbens 25 kann es ratsam sein, mehr als ein solches Zungenventil 80 vorzusehen, und in F i g. 3 sind drei dargestellt. Jedes Zungenventil 80 bedeckt eine kleine Öffnung 106, die mit einem zur Kolbenachse parallelen Durchbruch

107 verbunden ist, der mit einem ausgefrästen Schlitz

108 in Verbindung steht. Die Zungenventile 80 sind auf der Stirnseite 105 des Kolbens 25 durch kleine Schrauben 110, Niete od. dgl. befestigt. Die diese Ventile verschließende Vorspannung ist sehr gering, so daß atmosphärischer Druck und der Öffnungswiderstand des Rückschlagventils 88 genügen, die Einlaßöffnungen 106 zu öffnen, um während eines Kolbenrückhubes eine sehr kleine Menge Antriebsflüssigkeit der Kammer 77 (F i g. 2) zuzuführen.

Der Kolben 25 ist mit mehreren Dichtungsringen 112 versehen, welche das Lecken entlang dem Kolben auf einem zulässigen Maß halten. In F i g. 5 sind drei Dichtungsringe dargestellt. Je nach Einsatz der Pumpe können mehr oder weniger Ringe 112 verwendet werden. Das Lecken an diesen Dichtungsringen vorbei ist im wesentlichen das einzige, das

während der normalen Hochleistungstätigkeit der Pumpe auftritt, und ist je Hub des Kolbens 25 sehr gering. Nach mehreren Hüben kann jedoch ausreichendes Lecken aufgetreten sein, so daß die Ventilscheiben 73 auf ihrem Sitz 74 (F i g. 2) aufsetzt. Demgemäß wird der Druck der Antriebsflüssigkeit in der Kammer 77 am rechtsseitigen Ende des Hubes des Kolbens 25 verringert, und die Zungenventile 80 werden geöffnet, um eine kleine Menge der Antriebsflüssigkeit in die Kammer 77 einzulassen, um dieselbe für die gewünschte Pumpenleistung und Wirksamkeit der Membranpumpe 10 auf einem im wesentlichen konstanten Volumen zu halten.

Das Druckbegrenzungsventil 75 ist in der Mitte des Kolbens 25 angeordnet. Das Ventil 75 ist aus einem dickwandigen Rohr gebildet, das vorzugsweise im mittleren Teil mit einem aufgewalzten Gewinde 114 versehen ist. Das Ventil 75 ist an den Enden 115, 116 abgedreht und an jedem Ende mit einem in der Querrichtung verlaufenden Einschnitt 118 versehen, mit welchem ein entsprechendes Werkzeug in Eingriff kommt, um das Ventil 75 von jedem Ende für einen in Verbindung mit F i g. 7 noch genauer beschriebenen Zweck einschrauben zu können. Die Enden 115 und 116 können mit Dichtungsringen 119 versehen werden, je nachdem, welches Ende in den Ventilkolben 25 oder sonstwo eingesetzt wird.

Das in F i g. 5 dargestellte Druckbegrenzungsventil 75 wird in den Kolben 25 eingesetzt, indem der mit Gewinde versehene Teil 114 in die Mitte des Kolbens 25 eingeschraubt wird. Die rechtsseitigen Dichtungsringe 119 dichten das innere Ende 116 des Ventils 75 in einer Bohrung ab, die in der Achse des Kolbens 25 liegt. Hochdruckantriebsflüssigkeit kann durch einen Durchlaß 120 in eine Kammer 121 in der Stange 26 gelangen und aus dieser durch eine quer verlaufende Bohrung 122 in den Raum 78 austreten. Eine Abschlußplatte 123 ist mittels eines Sprengringes 124 befestigt, um zu verhindern, daß Öl in einen mittleren Hohlraum 125 der Stange 26 eintritt.

Gemäß F i g. 6 weist das Druckbegrenzungsventil 75 einen Ventilsitz 130 auf, der mit einer Ventilöffnung 131 versehen ist, welche bei der dargestellten Ausführungsform einen Durchmesser von etwa 2,34 mm hat. Ein Sprengring 132 hält den Ventilsitz 130 in Stellung entgegen der Vorspannung von Federn 135 und 136, welche eine Kugel 138 mit einem Durchmesser von etwa 3,1 mm in Eingriff mit der Ventilöffnung 131 drücken. Sowohl die Kugel 138 als auch der Ventilsitz 130 sind vorzugsweise aus verschleißfestem Stahl, keramischem Material od. dgl. hergestellt, so daß sie bei einer intermittierenden Betätigung des Ventils gute Abnutzungseigenschaften aufweisen. Die Kugel 138 wird von einem Schuh 140 geführt, der mit einer Ventilstange 142 verbunden ist. Diese ist in einer Öffnung 143 in einem federbelasteten Schraubpfropfen 145 geführt. Der Schraubpfropfen ist mit Seitenschlitzen 147 versehen, durch welche die Antriebsflüssigkeit ebenso wie durch die Öffnung 143 hindurchgehen kann. Damit bestimmt die Querschnittsfläche der öffnung 131 den Überdruck, bei welchem die Kugel 138 Hochdruckantriebsflüssigkeit aus der Kammer 77 in die Kammer 78 (Fig. 2) gelangen läßt.

Der Schraubpfropfen 145 ist mit einem Einschnitt 148 versehen, mittels welchem der Pfropfen entgegen der Wirkung der Federn 135 und 136 verdreht werden kann, um den Überdruck einzustellen, bei dem

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das Abheben der Kugel 138 erfolgt. Unter Verwendung der linksseitigen Dichtungsringe 119 kann das Ventil 75 in eine Einstellvorrichtung eingesetzt werden, die mit einer Druckflüssigkeitsquelle verbunden ist, und der Schraubpfropfen 145 kann verdreht werden, bis die Kugel 138 gegen den beabsichtigten Druck absperrt. Hierauf kann das an den Schraubpfropfen 145 angrenzende Gewinde verstemmt werden, um diese Einstellung aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise können genau eingestellte Ventile 75 leicht hergestellt werden.

Die Federn 135 und/oder 136 müssen keine starken Federn sein. Für eine Öffnung 131 mit einem Durchmesser von 2,34 mm ist beispielsweise nur eine Federkraft oder Vorspannung von etwa 2,5 kg erforderlich, die in F i g. 6 nach links wirkt, um in der Ventilöffnung 131 einen Druck von 70 kg/cm² auszugleichen. Eine Federvorspannung von ungefähr 12,5 kg kann daher einen Flüssigkeitsdruck von 350 kg/cm² aufheben, eine Vorspannung von 25 kg einen Druck von 700 kg/cm² usw.

Das Ventil 75 kann auch als Flüssigkeitseinlaßventil verwendet werden, wenn die Federn 135 und 136 durch sehr schwache Federn ersetzt werden. Um das Ventil 75 als Einlaßventil für die Antriebsflüssigkeit etwa an Stelle der Zungenventile 80 zu verwenden, wird es in den Kolben 25 in der entgegengesetzten Richtung eingesetzt, wie in F i g. 6 dargestellt ist, damit der in der Kammer 78 herrschende Niederdruck die Kugel 138 öffnen kann.

Ein Stopfen 150 (F i g. 2) dient dazu, Luft aus der Kammer 77 abzuführen. In die öffnung kann aber gewünschtenfalls auch ein Ventil 75 eingesetzt werden, so daß von der Außenseite des Zylinders 24 Antriebsflüssigkeit in die Kammer 77 eingeführt oder aus derselben abgeführt werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein Übergang von der einen zu einer anderen Kapazität der Pumpe durchzuführen ist. In diesem Fall nimmt das Druckbegrenzungsventil 75 die Stelle des Stopfens 150 ein und wird über eine Rücklaufleitung mit dem Behälter 45 verbunden. Die Rücklaufleitung braucht nicht als Hochdruckleitung ausgebildet zu sein, da das Druckbegrenzungsventil auf seiner Auslaßseite atmosphärischem Druck unterworfen werden kann.

Pumpvorgang

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der durch eine Flüssigkeit angetriebenen Pumpe-ist für Hochdruckbetätigung geeignet, beispielsweise im Bereich von einigen 100 kg/cm².

Die obige Ausführungsform kann ferner durch einen üblichen hydraulischen Hubmotor 28 (F i g. 1) angetrieben werden. Solche Hubmotoren 28 können einen veränderlichen oder konstanten Hub aufweisen, z.B. einen maximalen Hub von 81,25mm. Die Schalteinrichtung 35 kann den Hub innerhalb des Grenzwertes von 81,25 mm durch die einstellbaren Flansche 40 und 40 a begrenzen.

Für den maximalen Hub von 81,25 mm und einen Kolben 29 mit einem Durchmesser von 75 mm übt ein Druck von 60,2 kg/cm² auf die rechte Seite des Kolbens 29 eine Kraft von ungefähr 2770 kg aus, wobei Reibungsverluste usw. vernachlässigt werden. Der Kolben 25 im Zylinder 24 übt also die Flüssigkeit auf seiner linken Seite die gleiche Kraft von etwa 2770 kg aus. Wenn der Kolben 25 einen Durch-

messer von 31,25 mm aufweist, beträgt die volumetrische Verdrängung bei einem Hub von 81,25 mm ungefähr 65,5 cm³, wobei die Zusammendriickbarkeit der Flüssigkeit vernachlässigt ist. Der Flächeninhalt der Stirnseite des Kolbens 25 beträgt ungefähr 7,87 cm², und der Effektivdruck auf die Antriebsflüssigkeit und auf das angetriebene Medium in der Pumpe 10 beträgt etwa 350 kg/cm². Die Kammern 58 und 65 sollen für diese Pumpenkapazität ein maximales Gesamtvolumen von ungefähr 65,5 cm³ aufweisen. Dies kann erzielt werden mit einer Membran, die einen wirksamen Durchmesser von ungefähr 100 mm und eine maximale Amplitude von ungefähr 15,7 mm aufweist und im wesentlichen in der in F i g. 2 gezeigten Weise angeordnet ist.

Wenn kleinere Volumen gepumpt werden sollen, können die einstellbaren Flansche 40 und 40 a anders als in F i g. 1 dargestellt angeordnet werden.
Wie nachstehend in Verbindung mit F i g. 8 erklärt ao wird, kann mit einer Kraftquelle, wie z. B. einem Elektromotor oder dem hydraulischen Hubmotor mit konstantem Hub, ein einstellbares Hebelgetriebe verbunden werden, so daß sich unterschiedliche Hublängen des Antriebskolbens 25 in der PumpelO realisieren lassen. Wenn eine solche Anordnung verwendet wird, soll sich das Druckbegrenzungsventil 75 vorzugsweise außerhalb des Zylinders 24 befinden und beispielsweise an Stelle des Stopfens 150 angeordnet werden. In dieser Stellung kann das Druckbegrenzungsventil 75 gegen für höhere Drücke ausgebildete Ventile ausgetauscht werden, die bei kürzeren Hüben des Kolbens 25 wirksam sind, so daß die PumpelO bei höheren Drücken, aber mit niedriger volumetrischer Kapazität, arbeiten kann, wobei diese Drücke durch den Materialverbraucher 16 bestimmt werden und durch die Einstellung des Druckbegrenzungsventils 75 begrenzt sind. Demgemäß kann ein Motor mit festgelegter Leistung die Pumpe mit unterschiedlichen volumetrischen Kapazitäten und Mediumdrücken betätigen.

In F i g. 7 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung mit 152 bezeichnet. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet, bei niedrigen Drücken zu arbeiten, beispielsweise im Bereich von 70 bis 140 kg/cm² oder mit entsprechend ausgebildeten Teilen auch bei noch niedrigeren Drücken. Eine Spritzpistole 153 od. dgl. nimmt angetriebenes Medium aus einem Behälter 154 od. dgl. auf, der ein Druckgefälle aufweist, um die Membranen 60 in Pumpen 10 α und lfrfi zu betätigen, welche mit der in Verbindung mit den F i g. 1 bis 6 beschriebenen Pumpe identisch sein können, mit der Ausnahme, daß bei dieser Ausführungsform die Steuereinrichtung vom Kolben und Zylinder aus den nachstehend angegebenen Gründen entfernt ist.

Der Verbraucher kann eine im Handel erhältliche Spritzpistole 153 sein, die ein Ventilgehäuse 155, eine Auslaßdüse 156 und einen Abzug 157 zur Betätigung eines Ventils 158 aufweist, das mit einer Ventilöffnung 159 zusammenwirkt. Das Ventil 158 kann durch eine Feder in die Schließstellung gedrückt und durch Ziehen des Abzugs 157 nach links geöffnet werden.

Der Behälter 154 ist mit Farbe und einem entsprechenden Lösungsmittel gefüllt, die durch eine Zuführungsleitung 160 einem der gleich ausgebildeten Rückschlagventile 161 zugeführt werden, aus denen sie durch gleiche Zuführungsleitungen 162 in eine der (nicht dargestellten) Pumpenkammern in den

MembranpumpenlOa und 10 b gelangen. Da die Membranen 60 durch den Druck der Antriebsflüssigkeit in den Leitungen 165 und 166 nach unten bewegt werden, wird die Farbe od. dgl. durch das eine oder andere der Rückschlagventile 167 in einen Verteiler 168 gedrückt, aus welchem sie über einen Druckspeicher 170 mit Luftpolster über dem Spiegel 172 in eine biegsame Zuführungsleitung 171 gelangt, die mit der Spritzpistole 153 verbunden ist.

Die Pumpe 152 ist doppeltwirkend und weist einen Kolben 175 auf, der in einem Zylinder 176 durch eine Kolbenstange 177 hin und her bewegt wird. Die Kolbenstange 177 ist an einem Gabelkopf 178 befestigt, der durch einen Drehzapfen 181 mit einer Pleuelstange 182 verbunden ist. Diese ist bei 183 auf einer umlaufenden Kurbel 185 gelagert, die durch einen Elektromotor entweder direkt oder über ein (nicht dargestelltes) Untersetzungsgetriebe gedreht wird. Ein veränderliches Hebelgetriebe für die Ausführungsform gemäß F i g. 7 sowie die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform wird nachstehend in Verbindung mit F i g. 8 beschrieben.

Der Kolben 175 der Ausführungsform gemäß F i g. 7 weist vorzugsweise einen kurzen Hub auf.

Das Druckbegrenzungsventil 192 kann von der Art des in Verbindung mit F i g. 6 beschriebenen Überdruckventils 75 sein und ist in der schematischen Darstellung der F i g. 7 einstellbar dargestellt. Das Ventil 192 steht über ein Hochdruckrohr 193 mit einer Endkammer 195 der Pumpe 152 in Verbindung. Ein Niederdruckrohr 199 ist mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 200 verbunden, der beispielsweise mit atmosphärischem Druck in Verbindung steht. Ein Druckbegrenzungsventil 192« für Kammer 190 kann mit dem Ventil 192 identisch sein. Wenn die Pumpe beispielsweise bei einem Zuführungsdruck von 70 kg/cm² arbeitet, können die Druckbegrenzungsventile 192 und 192 a so eingestellt sein, daß sie bei einem um etwa 7 kg/cm² höheren Druck öffnen, um ein überflüssiges öffnen und Schließen ihrer Kugelventile infolge kleiner Stöße zu verhindern, die in der Antriebsflüssigkeit auftreten, wenn die Pumpe mit maximaler oder einer anderen gewünschten Kapazität und die Spritzpistole 153 bei geöffnetem Ventil 158 arbeiten.

Zwei Niederdruck-Rückschlagventile 202 und 202 a führen Antriebsflüssigkeit in kleinen Mengen zu, wie beispielsweise für den vom Ventil 202 zugeführten Tropfen 203 angedeutet ist, der in die Kammer 195 fällt. Dies erfolgt, wenn sich der Kolben 175 bei abgeschalteter Spritzpistole 153 nach rechts bewegt. Auch das Absperrventil 202a kann einen Flüssigkeitstropfen zuführen, wenn sich der Kolben 175 bei abgeschaltetem Verbraucher nach links bewegt.

Die Tropfen werden mit ausreichender Geschwindigkeit zugeführt, so daß es nur einige Sekunden dauert, die Menge der Antriebsflüssigkeit in den Kammern 190 und 195 zu ergänzen, wenn der Verbraucher, d. h. in diesem Falle die Spritzpistole 153, eingeschaltet wird. Die Spritzpistole 153 wird dann zunächst das angetriebene Medium aufnehmen, das in dem Druckspeicher 170 bis zu dem verhältnismäßig hohen Niveau 172 gespeichert ist. Die Zuführungsgeschwindigkeit der Tropfen 203 ist vorzugsweise so bemessen, daß der Druck in dem Druckspeicher nicht wesentlich unter denjenigen absinkt, der für eine richtige Wirkungsweise der Spritzpistole 153 erforderlich ist. Nachdem das Ventil 158 der

Spritzpistole eine kurze Zeit geöffnet ist, wird der durch die Kurbel 183 angetriebene Kolben 175 in der Pumpe 152 beginnen, auf vorherbestimmte maximale Antriebsflüssigkeitsmengen in den Kammern 190 und 195 einzuwirken und die Membranen 60 zwischen gewünschten Grenzstellungen der Bewegung anzutreiben. Durch Verwendung des Hebelgetriebes gemäß F i g. 8 können verschiedene Grenzwerte des Hubes des Kolbens 175 eingestellt werden, um die Bewegung der Membranen 60 zu regeln. Die Bewegung der Membranen 60 bewirkt, daß das Medium in dem Druckspeicher 170 ergänzt und der Spritzpistole 153 in entsprechender Weise zugeführt wird, solange deren Ventil 158 geöffnet bleibt.

Wenn sich beispielsweise der Kolben 175 nach links bewegt, wird die Membran 60 der PumpelOa nach unten gedrückt, indem Flüssigkeit durch die Leitung 165 nach unten gepumpt wird. Das in der Pumpe 10 a auf der Unterseite der Membran befindliche Medium wird dann durch die Leitung 162, das Rückschlagventil 167, den Verteiler 168, den Druckspeicher 170 und die Leitung 171 in die Spritzpistole 153 gedrückt. Gleichzeitig wird Medium aus dem Behälter 154 über die Leitung 160, das rechtsseitige Rückschlagventil 161 und die Leitung 162 der Pumpe 10 b zugeführt. Bei eingeschalteter Spritzpistole liefern daher aufeinanderfolgende Arbeitsspiele des Kolbens 175 der Spritzpistole fortgesetzt angetriebenes Medium.

Blasenbildungsvorgang

Wenn der Verbraucher abgeschaltet wird und das Ventil 158 mit der Ventilöffnung 159 in Eingriff kommt, tritt die folgende Erscheinung auf. Der Druck des Mediums im Behälter 154 ist so groß, daß entweder durch die auf das Medium einwirkende Schwerkraft oder durch darauf einwirkenden Druck eine Blasenbildung im Einlaß-Rückschlagventil 161 und in den verschiedenen zu den Membranpumpen 10 a und 10 b führenden Verbindungen verhindert wird. Bei der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 175 wird daher das Medium in die Pumpen 10 a und 10 & gesaugt, und die Membranen steigen an, bis deren Ventilscheiben mit den öffnungen 66 a und 66 b in Eingriff kommen, wie in F i g. 7 mit unterbrochenen Linien angegeben ist. Der Spiegel 172 und der Druck im Sammelbehälter 170 steigen an, bis die Druckbegrenzungsventile 192 und 192 a öffnen und Antriebsflüssigkeit aus den Kammern 190 und 195 auslassen. Die Flüssigkeitsspiegel in den Kammern 190 und 195 sinken daher auf mittlere Stellungen 205 und 206 ab, die durch die Länge des Hubes des Kolbens 175 bestimmt sind. Wenn sich dann der Kolben 175 in der Richtung des Pfeiles bewegt, kann die Antriebsflüssigkeit in der Kammer 195 beispielsweise unteratmosphärischen Druck erreichen, und der Tropfen 203 wird durch atmosphärischen Druck in die Kammer 195 gedrückt. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, enthält die Antriebsflüssigkeit in der Kammer 195 Dampfblasen 207, die in dieser Flüssigkeit Hohlräume bilden. Die Flüssigkeit in der Kammer 190 ist hingegen blasenlos dargestellt, und ihr Flüssigkeitsspiegel 206 steigt demgemäß gegen das obere Ende der Kammer 190.

Beim Vorgang der Blasenbildung der Antriebsflüssigkeit in den Kammern 190 und 195 wird die Flüssigkeit durch Austausch ihrer latenten Verdampfungswärme bei in den Kammern 190 und 195 herr-

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sehendem Niederdruck augenblicklich gekühlt. Weil verhältnismäßig wenig Kraft erforderlich ist, um die Verdampfung und Kondensation der Antriebsflüssigkeit in den Kammern 190 und 195 zu bewirken, und weil während der unter Druck erfolgenden Kondensation des Dampfes ein Wärmeverlust durch die Wände der Pumpe 152 und der zugehörigen Metallteile auftritt, werden die Pumpe und die Antriebsflüssigkeit während der Perioden, in denen das Ventil 158 der Spritzpistole 153 geschlossen ist, nicht erhitzt, sondern gekühlt. Demgemäß ist die Flüssigkeitsmenge, die im Behälter 200 zur Betätigung der Pumpe während der Perioden, in denen das Ventil 158 der Spritzpistole geschlossen ist, vorhanden sein muß, sehr gering und kann ungefähr 1,11 oder weniger betragen für kleine Pumpen, die Farbspritzpistolen od. dgl. betätigen.

Wenn bei kontinuierlicher Hin- und Herbewegung des Kolbens bei abgeschaltetem Verbraucher, d. h. hier der Spritzpistole, ein Hub des Kolbens 175 in einer gegenüber der in F i g. 7 dargestellten Stellung der Kurbel 185 im Uhrzeigersinn um 90° versetzten Stellung endet, wird die Bewegung des Kolbens 175 umgekehrt. Die Antriebsflüssigkeit in der Kammer 195 wird steigendem Druck unterworfen und kondensiert, und der Flüssigkeitsspiegel 205 steigt an. Während der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 175 in den Zeitabschnitten, in denen das Ventil 158 der Spritzpistole geschlossen ist, bewirken die Flüssigkeitstropfen 203 mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit eine Ergänzung des Volumens der Antriebsflüssigkeit in beiden Kammern 190 und 195. Wie bereits erwähnt, ist diese Geschwindigkeit hinreichend groß, damit das überschüssige Medium in dem Druckspeicher 170 den Bedarf und die Kapazität der Spritzpistole 153 befriedigen kann, wenn das Ventil 158 derselben geöffnet wird, während das Flüssigkeitsvolumen in den Kammern 190 und 195 bis zur gewünschten vollen Kapazität der Pumpe 152 und der Membranpumpen 10 a und 10 b ergänzt wird.

Bei Betrieb unter sehr hohem Druck können (nicht dargestellte) mechanische Druckspeicher mit den Kammern 190 und 195 in Verbindung gesetzt und auf geeignete höhere Drücke als die Druckbegrenzungsventile 192 und 192 a eingestellt werden, um übermäßige Stöße auf Bauteile zu verhindern.

In F i g. 8 ist ein Hebelgetriebe zur Veränderung des Drucks und der volumetrischen Kapazität der Pumpe dargestellt. Eine einfach wirkende Pumpe 210 enthält einen Kolben 211, der innerhalb eines Zylinders 212 beweglich ist. Ein schematisch dargestelltes Druckbegrenzungsventil 192 kann von der in Verbindung mit F i g. 6 beschriebenen Art sein und ist mit einem Auslaß 214 eines (nicht dargestellten) Vorratsbehälters verbunden. Der Kolben 211 wird durch eine Kolbenstange 215 angetrieben, die durch einen Hebel 216 bewegt wird. Das obere Ende des Hebels ist bei 217 schwenkbar gelagert, und ein Zuglenker 218 ist mit einer auf der Pumpe 210 befestigten Stütze 219 gelenkig verbunden. Das untere Ende des Hebels 216 ist mit einer Reihe im Abstand liegender Bohrungen 220 versehen, welche entsprechende Zapfen zur Befestigung eines Zuglenkers 222 aufnehmen, der seinerseits durch Zapfen in Bohrungen 223 eines Schwenkarms 224 befestigt ist, dessen unteres Ende mit einer entsprechend befestigten Stütze 226 gelenkig verbunden ist. Der Schwenkarm 224 bewegt i 433

sich nach rechts und links unter dem Einfluß einer Verbindungsstange 230, die durch eine Kurbel 231 angetrieben wird. Diese wird durch einen aus einer Kraftquelle 233 gespeisten Elektromotor 232 in Drehung versetzt. Der Schwenkarm kann gewünschtenfalls auch durch einen hydraulischen Motor bewegt werden, wie in F i g. 1 dargestellt ist.

Die dargestellte Pumpe 210 wird mit maximaler Kapazität betätigt, da der Zuglenker 222 mit der obersten Bohrung 223 im Schwenkarm 224 und auch mit der obersten Bohrung 220 im Hebel 216 verbunden ist. Das Ventil 192 ist demgemäß so eingestellt, daß es bei dem gewünschten niedrigsten Druck arbeitet, weil der hin- und hergehende Kolben 211 den maximalen Hub ausführt. Wenn ein Antrieb mit geringerem Volumen und höherem Druck wünschenswert ist, kann der Zuglenker 222 in tiefer liegende Bohrungen 220 und 223 eingesetzt werden, damit der hin- und hergehende Kolben 211 einen kleineren Hub ausführt. Wenn bei einer im wesentlichen konstanten Leistungsaufnahme des Motors 232 höhere Drücke zur Anwendung kommen, soll jedoch im letzteren Fall das Überdruckventil 192 vorzugsweise durch ein auf einen höheren Druck eingestelltes Ventil ersetzt werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigen die F i g. 9 bis 13. Diese Ausführungsform der Erfindung ist tragbar ausgebildet, was für das Spritzen von Farbe od. dgl. eine wünschenswerte Eigenschaft darstellt. Es wurde gefunden, daß eine Pumpe mit einer Kapazität von etwa 1501 pro Stunde bei einem Druck von ungefähr 140 kg/cm² ein Gewicht von etwas weniger als 50 kg aufweist. Die Pumpe kann daher von dem Benutzer über kurze Entfernungen leicht getragen und für den Transport über größere Entfernungen mit einem Fahrgestell versehen werden.

Der Rahmen besteht aus zwei im Abstand voneinander liegenden C-Trägern 240, deren Flansche sich in der in Fig. 10 gezeigten Stellung nach innen erstrecken. Die Träger 240 sind durch eine in der Querrichtung angeordnete Aufspannplatte 242 miteinander verbunden. Die Enden der Träger 240 sind durch Querträger 246 miteinander verbunden. Die unteren Flansche der Träger 240 sind mit Querträgern verbunden, die herausragende Fortsätze 248 und Füße 250 aufweisen.

Ein im Handel erhältlicher Elektromotor 254 ist an den oberen Flanschen der Träger 240 befestigt. Der Motor ist so bemessen, daß er mit dem üblicherweise -verfügbaren elektrischen Netz auskommt. Der Motor 254 treibt eine Riemenscheibe 256 an, welche über einen üblichen Riemen 257 od. dgl. eine die Drehzahl verringernde Riemenscheibe 258 antreibt, die ihrerseits eine Kurbelwelle 260 dreht. DieKurbelwelle 260 treibt eine Kurbel 262 (Fig. 10) an, welche mit Gegengewichten 264 versehen ist, um die Schwingung auf einem zulässigen Mindestmaß zu halten. Die Welle 260 ist an im Abstand voneinander liegenden Stellen in auf den Trägern 240 angeordneten nicht dargestellten Lagern gelagert.

Die Kurbel 262 verbindet mit einem üblichen Kurbellager innerhalb eines Gehäuses 266, das in der dargestellten Weise angebohrt ist, um das mit Gewinde versehene Ende einer Pleuelstange 268 aufzunehmen. Wenn sich die Kurbel 262 dreht, wird die Stange 268 über 360° nach rechts und nach links hin und her bewegt, wie die F i g. 10 und 12 zeigen.

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Die Verbindungsstange 268 ist an einem Kolben 280 befestigt, um eine Membranpumpe anzutreiben, die allgemein mit 270 bezeichnet ist. Die Membranpumpe 270 ist an der Aufspannplatte 242 durch mehrere lange Schrauben 271 befestigt, die auch dazu dienen, Teile der Pumpe 270 auf dem Rahmen zu befestigen. Die Betätigung der Pumpe 270 bewirkt, daß Farbe od. dgl. der Pumpe 270 aus einer entsprechenden Leitung 274 zugeführt wird, die auf der rechten Seite der Fi g. 9, 10 und 12 dargestellt ist. Die Farbe tritt durch eine Hochdruckleitung 276 zu einer Farbspritzpistole od. dgl. oder zu einem anderen Verbraucher von Hochdruckmedium aus.

Fig. 12 zeigt Einzelheiten der Pumpe270. Die Verbindungsstange 268 treibt den Kolben 280 an. Das Ende der Verbindungsstange 268 ist mit einer Kugel 282 versehen oder kann einen entsprechend geformten harten kugelförmigen Einsatz aufweisen. Das kugelförmige Ende 282 stützt sich auf mehreren im radialen Abstand liegenden Kugeln 284 eines Kugellagers ab. Die Kugeln 284 laufen auf einer Stahlunterlagsscheibe 286, die gegen eine Unterlagsscheibe 288 aus verhältnismäßig weicherem Metall anliegt, um die Kraft auf eine Schulter 290 des Kolbens 280 zu verteilen, der vorzugsweise aus Aluminium hergestellt ist. Das kugelförmige Ende 282 wird durch einen Dichtungsring 292 an seinem Platz gehalten, der an einer Stahlunterlagsscheibe 294 a befestigt ist. Diese wird durch einen Sprengring 294 in einer Nut 296 am linken Ende der Bohrung im Kolben 280 in Stellung gehalten.

Der Kolben 280 bewegt sich im Inneren eines Zylinders 298 hin und her, der eine Bohrung 300 aufweist. Bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens 280 bewegt sich seine Stirnseite 310 aus der mit vollen Linien angegebenen Stellung in eine rechtsseitige Stellung 310', um die (nicht dargestellte) Antriebsflüssigkeit unter Druck zu setzen und anzutreiben, worauf der Kolben bei einem Saughub wieder in die mit vollen Linien angegebene Stellung zurückkehrt.

Der Zylinder 298 ist durch Gewinde 312 in einer Endplatte 314 einer Antriebsflüssigkeitskammer 302 der Pumpe 270 befestigt. Ein Dichtungsring 316 am Ende des Gewindes 312 dichtet gegen Druckverlust sowohl in radialer Richtung zwischen den Teilen 242 und 314 als auch in axialer Richtung zwischen dem Teil 242 und der Außenseite des Zylinders 298 ab.

Die Antriebsflüssigkeitskammer 302 ist ferner durch einen dickwandigen Ring 325 begrenzt. Dieser ist an einer Hälfte 326 der Pumpe 270 durch die langen Schrauben 271 befestigt, die durch entsprechende Bohrungen in der Aufspannplatte 242, der Endplatte 314 und des Pumpenkammerringes 325 hindurchgehen und in die Pumpenhälfte 326 eingeschraubt sind.

Eine im wesentlichen mit der Hälfte 326 identische Pumpenhälfte 326' ist an der Pumpenhälfte 326 durch Bolzen 327 befestigt, um zwischen Flächen mit stufenförmigen Eindrehungen 329 eine Membran 330 zu befestigen. An der Membran 330 ist durch eine Schraube 332 eine in der Mitte angeordnete und durch die Membran betätigte Ventileinrichtung 335 befestigt, die weitgehend der vorstehend in Verbindung mit anderen Ausführungsformen der Erfindung beschriebenen Ventileinrichtung entspricht. Die Ventileinrichtung 335 wirkt mit ebenen Ventilsitzen 336 und 336' zusammen, um die Grenzen der Bewegung

der Ventileinrichtung 335 und der Membran 330 in der schon beschriebenen Weise zu bestimmen.

Eine Kammer 340 für das angetriebene Medium wird durch einen dickwandigen Ring 342 begrenzt, der an einer Endplatte 344 durch Schrauben 345 befestigt ist, welche in die Pumpenhälfte 326' eingeschraubt sind. Die Pumpenkammer 340 steht mit einem Auslaßrohrstück 346 in Verbindung, das mit nachstehend beschriebenen Auslaßventilteilen und

ίο mit dem Hochdruckschlauch 276 (F i g. 9 und 10) verbunden ist.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist auf der Innenseite der Pumpenkammer 340 eine Einlaßventileinrichtung 350 in Form eines Kugelrückschlagventils 352 angeordnet. Die Kugel kann aus Polyamid oder einem anderen entsprechenden Stoff bestehen und ist vorzugsweise von geringem Gewicht. Die Ventilkugel 352 ist in einem Käfig 354 geführt. Der Käfig 354 mit der darin befindlichen Kugel 352 ist dem Druck einer schwachen Feder 356 unterworfen, die zwischen den nach außen gebogenen Enden der Schenkel des Käfigs 354 und der rechtsseitigen mittleren Fläche der Pumpengehäusehälfte 326' angeordnet ist. Der Ventilsitz hat die Form einer in der Mitte durchbohrten runden Platte 358', die in einer Nut des Ringes 342 zwischen diesem und der Endplatte 344 angeordnet ist. In Nuten des Ringes 342 sind ferner Dichtungsringe 328 angeordnet, welche die Pumpenkammer 340 gegen radiales Lecken des angetriebenen Mediums abdichten.

Wenn sich bei der Bewegung des Kolbens 280 nach links die Membran 330 mit der Ventileinrichtung 335 ebenfalls nach links bewegt, wird angetriebenes Medium unter geringem Druck durch die Leitung 274 in das Verbindungsstück 380 eingeführt und drückt das Kugelventil 352 nach links. Dadurch gelangt das angetriebene Medium auf die entsprechende Seite der Membran 330 in der Pumpe 270. Bei Bewegung des Kolbens 280 nach rechts tritt das angetriebene Medium durch das Verbindungsstück 346 aus, und die Kugel 352 wird dann unter dem gemeinsamen Einfluß des unter Druck stehenden angetriebenen Mediums und der Spannung der Feder 356 auf seinen Sitz 358 gedrückt.

Fig. 13 zeigt das Auslaßventil 360 für das gepumpte Medium, das über ein einen Ventilsitz bildendes Verbindungsstück 362 mit dem Verbindungsstück 346 (F i g. 12) verbunden ist. Das unter Druck stehende angetriebene Medium tritt in das Verbindungsstück 362 ein, das in der gezeigten Stellung am oberen Ende mit einem konischen Ventilsitz 364 versehen ist. Eine Kugel 366 aus Polyamid od. dgl. wird durch eine Feder 368 nach unten in die in F i g. 13 gezeigte Stellung gedrückt. Die Feder 368 stützt sich auf einen Sitz 370 eines Verbindungsstücks 372 a ab. Das Auslaßventil 360 ist in T-Form ausgebildet. Die Gewinde 374 für die Verbindungsstücke 362 und 372« weisen die gleiche Steigung auf und können daher in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Das T-Stück weist ferner einen seitlichen Schenkel 376 auf, der mit Gewinde zur Aufnahme eines Verbindungsstücks 377 versehen ist, welches mit einem Entlüftungsventil 372 in Verbindung steht. Dieses ist im Handel erhältlich und wird geöffnet, wenn die Pumpe angelassen wird, um die Luft aus der Pumpe 270 herauszudrücken, bis das angetriebene Medium am Auslaß eines (nicht dargestellten) Rohres erseheint, das mit dem Entlüftungsventil 372 verbunden ist.

909505/1314

Claims (25)

ί Die Antriebsflüssigkeit ist in einem Behälter 392 gespeichert, der zwecks Fallspeisung oberhalb der Träger 240 (F i g. 9) angeordnet ist. Die Antriebsflüssigkeit ist durch übliche Absperrventile 393 und 393' mit den Zuführungs- und Abführungsseiten des Antriebsflüssigkeitssystems in der Pumpe 270 verbunden. Die Antriebsflüssigkeit wird durch mehrere Rohre und Verbindungsstücke zugeführt, die auf der Niederdruckseite des Systems mit 395 und auf der Hochdruckseite mit 396 bezeichnet sind. Ein Zumeß- oder Nadelventil 394 ist im Handel erhältlich und in die Leitung 395 eingebaut. Bei Verwendung eines Nadelventils kann dieses mit einem Einstellhandgriff 394' versehen sein, der nach richtiger Einstellung abgenommen wird, um eine Verfälschung der Einstellung zu verhindern. Der Pumpe wird dann durch ein Einlaß-Rückschlagventil 400 z eine voreingestellte Menge Antriebsflüssigkeit zugeführt. Wie Fig. 12 zeigt, ist das Einlaß-Verbindungsstück 395' in der Nähe des unteren Endes des Pumpenkammerringes 325 angeordnet. Ebenso ist das Auslaß-Verbindungsstück 396' am oberen Ende des Ringes 325 angeordnet, so daß vor der Antriebsflüssigkeit zuerst Luft aus der Antriebsflüssigkeitsseite des Systems selbsttätig abgeführt wird. Wenn das Auslaßventil 158 der mit der Auslaßleitung 276 für das angetriebene Medium verbundenen Spritzpistole geschlossen ist, wird Farbe weiterhin in die Kammer für das angetriebene Medium gesaugt. Infolge des Druckanstiegs in dieser Kammer gegenüber dem Druck in der Antriebsflüssigkeitskammer bewegen sich die Ventileinrichtung 335 und die Membran 330 in eine Stellung, die der in F i g. 12 gezeigten entgegengesetzt ist. Wenn die Ventileinrichtung 335 mit dem Sitz 336 in Eingriff kommt, weist die Membranpumpenkammer 302 eine festgesetzte volumetrische Mindestkapazität auf, und die darüber hinausgehende Menge der Antriebsflüssigkeit wird durch das Verbindungsstück 396' über das Rückschlagventil 400r in den Behälter 392 abgeführt. Wenn die Pumpenkammer 302 und die Verbindungsleitungen in der Pumpe von diesem Flüssigkeitsüberschuß befreit sind, beginnt der Blasenbildungsvorgang der Pumpe, bei welchem die Antriebsflüssigkeit zyklisch verdampft und kondensiert wird durch die weiterhin hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 280. Die Ausbildung eines Rückschlagventils 400 (für beide Ventile400z und 400r) ist in Fig. 11 dargestellt. Das Rückschlagventil 400 besteht aus einem rohrförmigen Teil 402, der auf seiner ganzen Innenseite mit Gewinde 404 versehen ist. Das Gewinde nimmt an einem Ende ein Verbindungsstück 406 und am anderen Ende ein Verbindungsstück 406' auf. Das Verbindungsstück 406' kann mit einem Einlaß- oder einem Auslaßrohr verbunden werden, je nachdem, welche Richtung der Flüssigkeitsströmung durch das Rückschlagventil 400 gesteuert wird. Das Verbindungsstück 406 ist mit einer inneren Senkbohrung versehen, welche eine Ventilhülse 410 aufnimmt, die einen nach innen gerichteten und den Sitz bildenden Flansch 412 aufweist. Auf dem Sitz ruht eine Kugel 415, die aus Stahl oder einem anderen entsprechenden Stoff besteht. Die Kugel 415 steht mit einer Platte 416 in Eingriff, auf weiche eine Feder 418 einwirkt, die gegen eine in der Mitte durchbohrte Einstellbuchse 420 anliegt und durch diese einstellbar ist. Die mittlere Bohrung der Buchse 420 kann mit einer 433 unregelmäßig geformten Flüssigkeitsdurchlaßöffnung versehen sein, welche ein Werkzeug zur Einstellung der Spannung der Feder 418 aufnimmt. Bei dieser Ausführungsform einer tragbaren Farbenspritzvorrichtung sollen ungefähr 20 vollständige Arbeitsspiele des Kolbens 280 ausreichen, um genügend Antriebsflüssigkeit zuzuführen, damit die Membranpumpe aus vollen Hüben bestehende Pumpvorgänge für das angetriebene Medium ausführen kann. Demgemäß wird gelegentlich ein Ausstoßen und Einlassen von Antriebsflüssigkeit erfolgen, wenn die Ventileinrichtung 335 bei ihrer Hin- und Herbewegung innerhalb der Membrankammer der Pumpe 270 mit dem einen oder anderen Sitz 336 oder 336' in Berührung kommt. Im praktischen Betrieb geschehen das Ausstoßen und Einlassen mehr oder weniger unregelmäßig in Abhängigkeit vom Betrieb des Verbrauchers. Längere Betriebsperioden des Verbrauchers ohne intermittierende Ausschaltung werden eine andere Art des Ausstoßens und EinIassens bewirken als wiederholte kurze Verbrauchsvorgänge mit verhältnismäßig langen dazwischenliegenden Stillstandszeiten, während der die Antriebsflüssigkeit in der Pumpe den periodischen Phasenwechsel ausführt. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung von Energie eines durch ein Antriebsorgan abwechselnd unter Druck gesetzten und entlasteten Antriebsmediums in einer ersten Kammer auf ein in einer zweiten Kammer befindliches und von dem Antriebsmedium durch eine bewegbare Trennvorrichtung, insbesondere eine Membran, getrenntes angetriebenes Medium, dessen Entnahme aus der zweiten Kammer gesteuert oder geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Drosselung der Entnahme von angetriebenem Medium der Druck in der zweiten Kammer bis auf einen Grenzwert gesteigert wird, bei dem die Trennvorrichtung trotz weiterhin wechselnder Druckverhältnisse des Antriebsmediums in Ruhe verharrt und bei dem wenigstens ein Teil des Antriebsmediums in der ersten Kammer jeweils bei dessen Entlastung verdampft und bei dessen Unterdrucksetzung wieder kondensiert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (77) in an sich bekannter Weise über ein Druckbegrenzungsventil (75) mit einem Antriebsmediumvorratsbehälter (45) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (77) außerdem über ein oder mehrere z. B. als Zungenventile (80) ausgebildete Einlaßventile aus dem Antriebsmediumvorratsbehälter (45) mit Antriebsmedium zur Aufrechterhaltung oder Wiederherstellung einer bestimmten Füllmenge in der ersten Kammer versorgt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (75) und/oder das bzw. die Einlaßventile (z. B. 400 z") einstellbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßventile eine im Vergleich zu der Durchflußkapa-

zität des Druckbegrenzungsventils sehr geringe Durchflußkapazität und geringe Schließvorspannung aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsorgan als oszillierender Kolben ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem einfach wirkenden Kolben (25) das Druckbegrenzungsventil (75) und/oder das bzw. die Einlaßventile (80) mit axialen Durchbrüchen (z. B. 106 bis 108) des Kolbens zusammenwirken und daß die erste Kammer (65, 77) zumindest teilweise durch den Zylinderraum (77) auf der einen Seite des Kolbens gebildet ist, während der Zylinderraum (78) auf der anderen Kolbenseite mit dem außerhalb des Zylinders (24) angeordneten Antriebsmediumvorratsbehälter (45) über ein Verbindungsrohr (86) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (86) mit zwei in entgegengesetzter Richtung durchlassenden Rückschlagventilen (88, 89) verbunden ist, zwischen denen eine Filtervorrichtung (90, 92) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung als Membran (60) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (60) auf der der ersten Kammer (65, 77) zugewandten Seite einen Ventilkörper (73) trägt, der zumindest während des Vorliegens des Druckgrenzwerts in der zweiten Kammer (58) an einem in der Wand der ersten Kammer ausgebildeten Ventilsitz (74) dichtend anliegt und dann die erste Kammer in zwei Teile teilt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (60) auf der der zweiten Kammer (68) zugewandten Seite einen Ventilkörper (63) trägt, der mit einem in der Wand der zweiten Kammer ausgebildeten Ventilsitz (62) in Dichtberührung bringbar ist und dann die zweite Kammer in zwei Teile teilt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem doppeltwirkenden Kolben (175) der Zylinderraum (190 und 195) auf jeder Kolbenseite einen Teil einer ersten Kammer bildet und daß jeder Zylinderraum mit einer Membranpumpe (10 a, 106) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 verbunden ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (25) mit konstantem Hub bewegt wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Kolbens (211) veränderbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubveränderung durch ein Hebelgetriebe (230, 224, 222, 216, 218) mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis (220, 223) geschieht, das zwischen die Kolbenstange (215) und einen Antrieb (232) mit konstantem Hub (231) eingeschaltet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Entnahmeauslaß der zweiten Kammer und den Verbraucher (z. B. 153) des angetriebenen Mediums zur Glättung des Druckverlaufs an dem Verbraucher ein Druckspeicher (172) eingeschaltet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher eine Spritzpistole (153) mit steuer- und regelbarem Ventil (158) ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmedium eine Flüssigkeit bzw. ein Flüssigkeitsgemisch ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmedium ein Petroleumprodukt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmedium Schmieröl ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmedium eine Mischung aus Schmieröl SAE 5 und Kerosin darstellt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß etwa vier Teile Schmieröl und ein Teil Kerosin verwendet werden.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der ersten Kammer zumindest teilweise wärmeleitend ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (60) wärmeleitend ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus einer Polypropylenfolie von 0,5 bis 1,0 mm Dicke besteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen